WO1992004122A1 - Process and device for cleaning waste gases - Google Patents
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Definitions
- the invention is based on a method for cleaning a gas stream and a cleaning system for carrying out the method according to the preamble of claims 1 and 7.
- Contaminated hot gas resulting from coal dust combustion is fed to a gas turbine via an electrostatic separator and 2 cyclones connected in series.
- the contaminated hot gas contains sodium and potassium particles with a diameter in the range of 0.1 ⁇ m - 1 ⁇ m and ash particles in the range of 2 ⁇ m - 50 ⁇ m. Smaller ones
- Particles are preferably in the electrostatic
- Separator that has multiple channels with wires at negative high voltage potential, separated.
- Aerosol particles tend to attach themselves to large ash particles rather than to the plates of the separator, from which they are torn off or carried away by vibration and the gas flow. Larger ash particles are mainly separated in the cyclones.
- Electrostatic filter for flocculation of soot and by weight similar, conductive floating particles with a downstream settling space for electrically flocculated particles are known.
- Raw gas is passed from top to bottom through a tube bundle with outflow electrodes. That from the lower ones
- Aerosols successively through a coagulator and an
- the exhaust gas flows over it at high speed or it is exposed to mechanical shocks or vibrations.
- MEETING January 12-15, 1931, / St. Louis, Missouri, is known to connect several electrocyclones in series to separate dust from the hot gas stream of a power plant with pressure fluidized bed combustion.
- Rod-shaped high-voltage electrodes protrude into the upper part of the electrocyclones, which generate a maximum electric field strength of 5 kV / cm.
- One advantage of this device is that the electrical forces that act on the particles can be selected independently of the cyclone size and the volume flow in the cycles. In contrast, the inertial forces that are otherwise effective during deposition decrease with decreasing volume flow and with increasing cyclone size. If the degree of charge of the particles is low, the advantages of the electrocycles become ineffective. Due to the very short dwell time of the particles in the part of the first electrocyclone intended for particle charging, this is the case.
- Fluidized bed combustion is a promising new combustion technology for the efficient, environmentally friendly generation of electricity from coal.
- SO 2 produced during combustion can be bound directly to coal by adding lime compounds.
- the NO x formation is low due to the low combustion temperature of 850 ° C, but not yet so low that on
- the exhaust gases which have a temperature of 850 ° C and a pressure of 16 bar at full load, are directed to a gas turbine.
- the exhaust gases are made of particles by means of 2- or multi-stage cyclones
- Particles easier to separate can be destroyed if the coagulates z. B. break apart in one cycle.
- CH-A-673 411 from which an electrostatic Filter device for a continuous separation of solid and / or liquid particles from a gas stream is known.
- a packed bed filter for the separation of dust and gaseous pollutants is from the German magazine: Dust cleanliness of the air 48 (1988), pp. 379 - 386,
- the modified electrostatic precipitator is operated on the one hand so that the
- the degree of charge of the particles is maximized, as a result of which the advantages of an electrocyclone can subsequently be used.
- Invention can corona discharge intrinsically exploited in the electrostatic filter by suitable electrodes and
- Field strength selection are used so that NO x or greenhouse gases are broken down into harmless substances and thus removed.
- the cleaning system according to the invention can be any cleaning system according to the invention.
- FIG. 1 shows a cleaning system with a coagulator, which has a plurality of coagulator chambers separated by plates and which are followed by 2 cyclones connected in series,
- Fig. 2 shows a cleaning system according to FIG. 1, but with a coagulator, which is constructed from several coagulator tubes with vibrators and in which the
- downstream cyclone is an electrocyclone
- Fig. 3 is a diagram showing the displacement of the
- Fig. 4 is an electrostatic filter with dust separator
- Dust separators Dust separators, exhaust gas deflection and one
- Fig. 6 shows a coagulator
- Packed bed filter is connected to a cyclone.
- Fig. 1 (1) denotes a particle-laden or dust-laden gas or hot gas, which comes from a fluidized bed combustion system of a power plant and is not shown via a dedusting system (4, 8, 9)
- Gas turbine blades is fed to a gas turbine.
- the hot gas (1) has a temperature of 850 ° C and at Vollatet a pressure of 16 bar.
- the dust particles are electrically charged in a grounded plate electrostatic filter or a coagulator or coagulator particle charger (4) with earthed plates or coagulator chambers or coagulator particle charging chambers (5) on high-voltage electrodes or coagulator electrodes or coagulator particle charging electrodes (3) and on the inner wall of the coagulator particle charger (4).
- the wire-shaped coagulator particle charging electrodes (3) are arranged in the middle between the plates (5) or on the edge between the respective edge plate and the inner wall of the coagulator particle charger (4).
- the agglomerates formed on the inside wall of the coagulator particle charger (4) are influenced by the gas flow, the average speed of which is between 3 m / s and 10 m / s.
- downstream cyclones (8, 9) the agglomerates are separated as ash or dust (13) or (14), while dedusted cyclone exhaust gas (10) is directed to a gas turbine (not shown).
- the coagulator particle charging electrodes (3) are normally negatively charged; but they can also be positively charged or alternately put on negative and positive potential. In addition to coagulation on the inner wall of the coagulator particle charger, bipolar coagulation in the gas space can also be used to enlarge the particles.
- Fig. 2 shows the separation of dust from a hot gas (1) in a process sketch.
- (2) is one
- High-voltage source referred to which is connected to wire or rod-shaped coagulator particle charging electrodes (3) in the middle of a plurality of tubular coagulator particle loading chambers or coagulator particle charger tubes (5) of the coagulator particle charger (4).
- coauulator Particle charger tube is fitted with a vibrator (6) in order to re-enter agglomerates deposited on the walls of the coagulator particle charger tubes (5) into the hot air stream or to assist detachment.
- the coagulator particle loading chambers (5) are connected to a ground potential (12); they have a diameter in the range from 4 cm to 50 cm, in particular in the range from 5 cm to 25 cm, preferably from 25 cm, and a length in the range from 3 m to 7 m, in particular in the range from 4 m to 6 m, preferably of 5 m.
- the flow velocity of the gas in the coagulator particle charger (4) is high, it is in the range between 1 m / s - 20 m / s, preferably in the range between
- the tube bundle consists of about 25 coagulator particle charger tubes (5) with a diameter of 25 cm, the flow velocity in the coagula particle charger (4) being 8 m / s.
- Dust particles coagulate on the tube walls of the coagulator particle charger tubes (5) or in their immediate vicinity. There is an interplay between electrostatic separation and re-entry of the particles by turbulent shear stress due to the flow or by mechanical vibrations or shocks. The resulting long residence time of the particles in the coagulator particle charger (4) causes a very high particle charge, which is used in the subsequent electrocyclone (8).
- a coagulator exhaust gas or a coagulator particle charger exhaust gas is designated, the particles in
- Coagulator particle charger exhaust gas is a 1st cyclone (8) with a central, rod-shaped high voltage or
- Cyclone electrode (11) and then fed to a second cyclone (9) without a high-voltage electrode.
- the 2nd cyclone delivers Cyclone exhaust gas (10) well cleaned of small and large particles on the clean gas side, which is directed to a gas turbine.
- the coagulates in the clean gas or coagulator-particle charger exhaust gas (7) of the coagulator-particle charger (4) are separated in the downstream cyclones (8, 9) with as little pressure loss as ash (13, 14).
- Fig. 3 shows the effect of the coagulator particle charger (4) under atmospheric temperature and pressure conditions at a flow rate of 8 m / s, one
- Coagulator particle loader (4) denotes measured value ranges which are achieved when the coagulator particle loader (4) is switched on.
- the proportion of particles with a diameter of less than 5.8 ⁇ m is included
- Coagulator particle loader (4) this proportion can be reduced to about 7%.
- the gas temperature can be in the range from 250 ° C. to 1400 ° C., preferably in the range from 500 ° C. to 1200 ° C., and the pressure in the range from 5 bar to 100 bar, preferably in the range from 5 bar to 20 bar.
- Hot gas (1) containing fly ash occurs in
- coagulate (30) arise when particles on a deposition electrode, not shown, correspond to the
- the coagulates (30) deposited in the impact pot (18) can be continuously removed by means of a screw conveyor or a moving conveyor belt (19). Instead of the conveyor belt (19), pneumatic cleaning can also be provided (not
- electrostatic filter device according to the aforementioned CH-A-673 411 or through a band filter (21) in the deflected flow (22) at the end of the deflection outlet (20). In this way, the separation effect of this electrostatic filter (17) is optimally used for smaller particles.
- chemical injections (31, 32) can be provided at the inlet and / or outlet of the electrostatic filter (17) in order to reduce undesirable corrosive and / or greenhouse gases such as CO 2 , N 2 O, NO X from combustion plants.
- Coagulator electrode (3) to the surface of the second electrode (5) surrounding it, cf. 1, 2 and 6, is in
- Those materials are preferred in which the work function of the electrons is small. This is e.g. B. in the case of metallic electrodes above 750 ° C if they with fly ash
- Methanol and other alcohols are injected into, before or between coagulators (4). Due to the existing temperature, the purely thermal excitation of the additives is sufficient for a DeNO X reaction. Such methods are known. However, the effect is significantly enhanced if they are activated by electrons in discharges. The charges from the corona of the electrostatic filter (field and thermal field emissions) are ideally suited for this. Unstable intermediate substances, such as NH 2 , then form optimally
- Chemical injection can take place before or on the belt filter (21) and on a packed bed filter (28) according to FIGS. 5 and 6. This chemical injection (32) can take place depending on the load. Power plants with
- Deposition deflection angle can be> 90 °, so that in an impact pot (25) of an electrostatic filter (23)
- the coagulates are less likely to be torn back.
- Coagulating part of the electrostatic filter (23) serves to accelerate the flow of hot gas (1). So that the outside walls are angled upwards
- Electrofilter (23) can be operated in series. This has the advantage that it significantly increases efficiency.
- the transition from the 1st to the 2nd stage takes place in tubes. Measures can be taken in the pipework between the stages, e.g. B. unwanted
- Aluminum oxides can be provided, which acts as an alkali getter by gas sublimation.
- Fill layer filter (23) a chemical injection, e.g. B. of oxygen, can be provided, which improves the calorific value of the synthesis gas or brings about other properties.
- Gasification plants can convert or reform CO 2 into CH 4 , methanol or other usable fuels. This is for applications in hot gases
- Coal dust firing is important.
- the speed of the hot gas in the electrostatic precipitators is in the range of 3 m / s - 50 m / s, preferably in
- Separation electrodes can be prevented.
- Fig. 6 shows a cleaning system in which a
- extending coagulator chambers (5) is connected on the output side to a cyclone (8) via a packed bed filter (28).
- the length of the coagulator tubes (5) is in the range of 2.5 m - 28 m. Additionally or alternatively, at least one cyclone can be provided in front of the coagulator (4).
- Unstable coagulates can be separated. This separation takes place continuously and essentially uses
- the dedusting system is not only suitable for separating particles from atmospheric or
- Combustion chamber flue gases but e.g. B. also for the
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen Method and device for cleaning exhaust gases
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Eei der Erfindung wird ausgegangen von einem Verfahren zum Reinigen eines Gasstromes und von einer Reinigungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 7. The invention is based on a method for cleaning a gas stream and a cleaning system for carrying out the method according to the preamble of claims 1 and 7.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Mit den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7 nimmt die With the preambles of claims 1 and 7, the
Erfindung auf einen Stand der Technik Bezug, wie er aus der G3-A-2 055 623 bekannt ist. Dort wird ein aus einer Invention related to a prior art, as known from G3-A-2 055 623. There one becomes one
Kohlestaub-Verbrennung herrührendes verunreinigtes Heissgas über einen elektrostatischen Abscheider und 2 in Reihe geschaltete Zyklone einer Gasturbine zugeleitet. Das verunreinigte Heissgas enthält Natrium- und Kaliumpartikel mit einem Durchmesser im Bereich von 0,1 μm - 1 μm und Ascheteilchen im Bereich von 2 μm - 50 μm. Kleinere Contaminated hot gas resulting from coal dust combustion is fed to a gas turbine via an electrostatic separator and 2 cyclones connected in series. The contaminated hot gas contains sodium and potassium particles with a diameter in the range of 0.1 μm - 1 μm and ash particles in the range of 2 μm - 50 μm. Smaller ones
Teilchen werden vorzugsweise in dem elektrostatischen Particles are preferably in the electrostatic
Abscheider, der mehrere Kanäle mit Drähten auf negativem Hochspannungspotential aufweist, abgesondert. Separator that has multiple channels with wires at negative high voltage potential, separated.
Aerosolteilchen lagern sich eher an grosse Ascheteilchen als an die Platten des Abscheiders an, von denen sie durch Vibration und die Gasströmung ab- bzw. mitgerissen werden. Grössere Ascheteilchen werden hauptsächlich in den Zyklonen abgeschieden. Aerosol particles tend to attach themselves to large ash particles rather than to the plates of the separator, from which they are torn off or carried away by vibration and the gas flow. Larger ash particles are mainly separated in the cyclones.
Aus der DE-PS 844 593 ist ein Verfahren und ein From DE-PS 844 593 a method and a
Elektrofilter zur Ausflockung von Russ und gewichtsmässig ähnlichen, leitenden Schwebeteilchen mit nachgeschaltetem Absetzraum für elektrisch ausgeflockte Teilchen bekannt. Dabei wird Rohgas von oben nach unten durch ein Rohrbündel mit Ausströmelektroden geleitet. Das aus den unteren Electrostatic filter for flocculation of soot and by weight similar, conductive floating particles with a downstream settling space for electrically flocculated particles are known. Raw gas is passed from top to bottom through a tube bundle with outflow electrodes. That from the lower ones
Rohrenden austretende Gas wird innerhalb der Ummantelung nach oben umgelenkt und unter Querschnittsvergrösserung einem grossräumigen Zyklon zugeführt, in dem die restlichen Ausflockungen bei geringer Strömungsgeschwindigkeit Gas escaping from the pipe ends is deflected upwards within the jacket and, with an enlarged cross-section, fed to a large-scale cyclone, in which the remaining flocculation occurs at a low flow rate
anfallen. attack.
Aus der US-A-4,478,613 ist es bekannt, die Verbrennungsgase eines Dieselmotors zur Entfernung von Partikeln und From US-A-4,478,613 it is known to remove the combustion gases of a diesel engine for removing particles and
Aerosolen nacheinander durch einen Koagulator und ein Aerosols successively through a coagulator and an
Zyklon zu schicken. In der geerdeten Koagulatorkammer sind mehrere Stapel mit scheibenförmigen Sprühelektroden auf negativem Potential angeordnet. Der Koagulator kann auch in dem Zyklon eingebaut sein. Um Ablagerungen an der Send cyclone. In the grounded coagulator chamber, several stacks with disk-shaped spray electrodes are arranged at a negative potential. The coagulator can also be built into the cyclone. To avoid deposits on the
Koagulatorkammerwand zu vermeiden, wird diese mit hoher Geschwindigkeit vom Abgas überströmt oder mechanischen Stössen oder Vibrationen ausgesetzt. To avoid the coagulator chamber wall, the exhaust gas flows over it at high speed or it is exposed to mechanical shocks or vibrations.
Aus der Tagungsveröffentlichung: AIAA-81-0393 von R. R. Boericke et al., Electrocyclone for High Temperature, High Pressure Dust Removal, AIAA 19th AEROSPACE SCIENCES From the conference publication: AIAA-81-0393 by R. R. Boericke et al., Electrocyclone for High Temperature, High Pressure Dust Removal, AIAA 19th AEROSPACE SCIENCES
MEETING, January 12 - 15, 1931, /St. Louis, Missouri, ist es bekannt, zur Abscheidung von Staub aus dem Heissgasstrom eines Kraftwerkes mit Druckwirbelschichtfeuerung mehrere Elektrozyklone in Reihe zu schalten. In den oberen Teil der Elektrozyklone ragen stabförmige Hochspannungselektroden, die eine maximale elektrische Feldstärke von 5 kV/cm erzeugen. Ein Vorteil dieser Einrichtung ist es, dass die elektrischen Kräfte, die auf die Partikel einwirken, unabhängig von der Zyklongrösse und dem Volumenstrom im Zyklen gewählt werden können. Demgegenüber fallen die sonst bei der Abscheidung wirksamen Trägheitskräfte mit sinkendem Volumenstrom und mit steigender Zyklongrösse ab. Ist der Ladungsgrad der Partikel gering, so werden die Vorteile der Elektrozyklcne unwirksam. Durch die sehr kurze Verweilzeit der Partikel in dem für die Partikelaufladung vorgesehenen Teil des ersten Elektrozyklons ist dies der Fall. MEETING, January 12-15, 1931, / St. Louis, Missouri, is known to connect several electrocyclones in series to separate dust from the hot gas stream of a power plant with pressure fluidized bed combustion. Rod-shaped high-voltage electrodes protrude into the upper part of the electrocyclones, which generate a maximum electric field strength of 5 kV / cm. One advantage of this device is that the electrical forces that act on the particles can be selected independently of the cyclone size and the volume flow in the cycles. In contrast, the inertial forces that are otherwise effective during deposition decrease with decreasing volume flow and with increasing cyclone size. If the degree of charge of the particles is low, the advantages of the electrocycles become ineffective. Due to the very short dwell time of the particles in the part of the first electrocyclone intended for particle charging, this is the case.
Die Druckwirbelschichtfeuerung ist eine erfolgversprechende neue Verbrennungstechnik zur effizienten, umweltfreundlichen Erzeugung von Strom aus Kohle. Bei der Verbrennung entstehendes SO2 kann durch Zugabe von Kalkverbindungen zur Kohle direkt gebunden werden. Die NOX-Bildung ist auf Grund der niedrigen Verbrennungstemperatur von 850 °C zwar gering, jedoch noch nicht dermassen niedrig, dass auf Fluidized bed combustion is a promising new combustion technology for the efficient, environmentally friendly generation of electricity from coal. SO 2 produced during combustion can be bound directly to coal by adding lime compounds. The NO x formation is low due to the low combustion temperature of 850 ° C, but not yet so low that on
Sekundärmassnahmen verzichtet werden kann. Strom wird üblicherweise über einen Dampfprozess erzeugt. Eine Secondary measures can be dispensed with. Electricity is usually generated using a steam process. A
wesentliche Steigerung des Wirkungsgrades kann aber but can significantly increase efficiency
erreicht werden, wenn die Abgase, die bei Vollast eine Temperatur von 850 °C und einen Druck von 16 bar aufweisen, auf eine Gasturbine geleitet werden. Um die Gasturbinenschaufeln vor Erosion zu schützen, werden die Abgase mittels 2- oder mehrstufiger Zyklone von Partikeln can be achieved if the exhaust gases, which have a temperature of 850 ° C and a pressure of 16 bar at full load, are directed to a gas turbine. In order to protect the gas turbine blades from erosion, the exhaust gases are made of particles by means of 2- or multi-stage cyclones
gereinigt. Mit dem bekannten Verfahren werden vor allem grosse Partikel (> 5 μm), die eine Turbinenschaufel beim Aufschlag beschädigen können, aus dem Abgas entfernt. Für die Entfernung kleinerer Partikel gibt es noch keine zufriedenstellende Lösung. cleaned. With the known method, especially large particles (> 5 μm), which can damage a turbine blade on impact, are removed from the exhaust gas. There is still no satisfactory solution for removing smaller particles.
Die Abscheidung von instabilen Koagulaten ist schwierig. Koagulate suspendierter Partikel sind stabil, wenn kohäsive Kräfte zwischen den Partikeln hoch sind im Vergleich zu Trägheits- und aerodynamischen Kräften. Es gibt jedoch viele Anwendungen mit instabilen Koagulaten, die lediglich dadurch gekennzeichnet sind, dass die suspendierten The separation of unstable coagulates is difficult. Coagulates of suspended particles are stable when cohesive forces between the particles are high compared to inertial and aerodynamic forces. However, there are many applications with unstable coagulates, which are characterized only by the fact that the suspended
Teilchen nur in viel höherer Dichte auftreten als im Particles only appear in much higher density than in
benachbarten Strömungsfeld. Der Vorteil, koagulierte adjacent flow field. The advantage of coagulated
Partikel einfacher abzuscheiden, kann zunichte gemacht werden, wenn die Koagulate bei der Abscheidung z. B. in einem Zyklen auseinanderbrechen. Particles easier to separate, can be destroyed if the coagulates z. B. break apart in one cycle.
Zum einschlägigen Stand der Technik wird ferner auf die CH- A-673 411 verwiesen, aus der eine elektrostatische Filtervorrichtung für eine kontinuierliche Abscheidung von festen und/oder flüssigen Partikeln aus einem Gasstrom bekannt ist. For the relevant prior art, reference is also made to CH-A-673 411, from which an electrostatic Filter device for a continuous separation of solid and / or liquid particles from a gas stream is known.
Ein Schüttschichtfilter zur Abscheidung von Staub und gasförmigen Schadstoffen ist aus der deutschen Zeitschrift: Staub-Reinhaltung der Luft 48 (1988), S. 379 - 386, A packed bed filter for the separation of dust and gaseous pollutants is from the German magazine: Dust cleanliness of the air 48 (1988), pp. 379 - 386,
bekannt. known.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG PRESENTATION OF THE INVENTION
Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen 1 und 7 definiert ist, löst die Aufgabe, ein Verfahren zum Reinigen eines Gasstromes und eine Reinigungsanlage zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, welche eine vollständigere The invention, as defined in claims 1 and 7, achieves the object of specifying a method for cleaning a gas stream and a cleaning system for carrying out the method, which are more complete
Reinigung von Schadstoffen aus einem Gasstrom ermöglichen. Enable cleaning of pollutants from a gas stream.
Ein Vorteil der Erfindung liegt in der geringeren An advantage of the invention is that it is less
Umweltbelastung durch Staub. Mit relativ einfachen Mitteln wird ein verbesserter Staubabscheidungsgrad erreicht. Pollution from dust. An improved degree of dust separation is achieved with relatively simple means.
Ein weiterer Verteil liegt in dem geringen Druck- und Another distribution lies in the low pressure and
Temperaturverlust des Agglomerators bzw. Koagulators. Temperature loss of the agglomerator or coagulator.
Bei einer Verwendung in Kraftwerken zur Stromerzeugung kann die Lebensdauer von Gasturbinenschaufeln erhöht und die Wirtschaftlichkeit gesteigert werden. When used in power plants to generate electricity, the service life of gas turbine blades can be increased and the economy can be increased.
Ein weiterer Vorteil liegt in dem äusserst geringen Another advantage is the extremely low level
Platzbedarf bei einem gegebenen Abgasvolumenstrom. Der geringe Platzbedarf ermöglicht bei der Anwendung in einem Druckwirbelschichtkraftwerk die Unterbringung der Space requirement for a given exhaust gas volume flow. The small amount of space required for the application in a pressure fluidized bed power plant enables the accommodation of the
Reinigungsanlage innerhalb des Druckgefässes für die Cleaning system within the pressure vessel for the
Brennkammer. Combustion chamber.
Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Entfernung von kleinen Partikeln in einem als Koagulator und Partikelladegerät modifizierten Elektrofilter in Kombination mit einem nachfolgenden According to an advantageous embodiment of the invention, the removal of small particles in an electrostatic filter modified as a coagulator and particle charger in combination with a subsequent one
Elektrozyklon vorzunehmen. Das modifizierte Elektrofilter wird dabei einerseits so betrieben, dass die Electrocyclone. The modified electrostatic precipitator is operated on the one hand so that the
Flugaschepartikeln in einem Wechselspiel von Abscheidung und Wiedereintrag zu grossen Partikeln koagulieren, so dass insbesondere kleine Teilchen in einem nachfolgenden Zyklon abgeschieden werden können. Andererseits verhilft die durch das Wechselspiel bedingte hohe Verweilzeit der Partikeln im Elektrofilter diesen zu einem sehr hohen Grad an Fly ash particles coagulate into large particles in an interplay of separation and re-entry, so that in particular small particles can be separated in a subsequent cyclone. On the other hand, the long dwell time of the particles in the electrostatic filter due to the interplay helps them to a very high degree
elektrostatischer Aufladung, so dass die anschliessende Verwendung eines Elektrozyklons sehr wirkungsvoll ist. Dies steigert die Abscheidewirkung insgesamt und vor allem bei kleinen Partikeln von < 5 μm wesentlich. Im Elektrofilter wird das Grössenspektrum zu grossen Partikeln verschoben, was eine nachfolgende Trägheitsabseheidung vereinfacht. Auf diese Weise werden die Vorteile des Elektrofilters genutzt, und zwar die einfache und robuste Konstruktion mit geringem Wartungsbedarf, der sehr geringe Druckverlust, die hohe Niederschlagsgeschwindigkeit der Partikeln bei hoher electrostatic charging, so that the subsequent use of an electrocyclone is very effective. This increases the separation effect overall and especially with small particles of <5 μm. The size spectrum is shifted to large particles in the electrostatic precipitator, which simplifies a subsequent inertial separation. In this way, the advantages of the electrostatic filter are used, namely the simple and robust construction with low maintenance requirements, the very low pressure drop, the high rate of precipitation of the particles at high
Temperatur und hohem Druck sowie die kleine Bauausführung bei hohem Druck. Gleichzeitig kann durch die im Temperature and high pressure as well as the small construction at high pressure. At the same time, the im
Elektrofilter gegebene hohe Verweilzeit der Partikel deren Ladungsgrad maximiert werden, wodurch anschliessend die Vorteile eines Elektrozyklons genutzt werden können. Given the high dwell time of the particles, the degree of charge of the particles is maximized, as a result of which the advantages of an electrocyclone can subsequently be used.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der According to a further advantageous embodiment of the
Erfindung kann die im Elektrofilter intrinsisch ausgenutzte Koronaentladung durch geeignete Elektroden- und Invention can corona discharge intrinsically exploited in the electrostatic filter by suitable electrodes and
Feldstärkewahl dermassen ausgenutzt werden, dass NOX oder Treibhausgase in unschädliche Stoffe zerlegt und damit entfernt werden. Field strength selection are used so that NO x or greenhouse gases are broken down into harmless substances and thus removed.
Die erfindungsgemässe Reinigungsanlage lässt sich The cleaning system according to the invention can be
vorteilhaft mit einer zusätzlichen chemischen advantageous with an additional chemical
Abgasbehandlung kombinieren. Sie eignet sich besonders bei der Kohlevergasung, bei einer Druckwirbelschichtfererung und bei Kehrrichtverbrennungsanlagen. Dazu werden verschiedene Chemikalien (Additive, wie NH3) in den Combine exhaust gas treatment. It is particularly suitable for coal gasification, pressure fluidization and waste incineration plants. To do this various chemicals (additives, such as NH 3 ) in the
Abgasstrom oder direkt in den Verbrennungskessel injiziert. Exhaust gas stream or injected directly into the combustion boiler.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen: The invention is explained below using exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 eine Reinigungsanlage mit einem Koagulator, der mehrere durch Platten getrennte Koagulatorkammern aufweist und dem 2 in Reihe geschaltete Zyklone nachgeordnet sind, 1 shows a cleaning system with a coagulator, which has a plurality of coagulator chambers separated by plates and which are followed by 2 cyclones connected in series,
Fig. 2 eine Reinigungsanlage gemäss Fig. 1, jedoch mit einem Koagulator, der aus mehreren Koagulatorrohren mit Vibratoren aufgebaut ist und bei dem dasFig. 2 shows a cleaning system according to FIG. 1, but with a coagulator, which is constructed from several coagulator tubes with vibrators and in which the
1. nachgeordnete Zyklon ein Elektrozyklon ist, Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Verschiebung der 1. downstream cyclone is an electrocyclone, Fig. 3 is a diagram showing the displacement of the
Partikelgrössenverteilung durch den Koagulator unter atmosphärischen Bedingungen, Particle size distribution by the coagulator under atmospheric conditions,
Fig. 4 ein Elektrofilter mit Staubabscheider und Fig. 4 is an electrostatic filter with dust separator and
Abgasumlenkung als Koagulator, Exhaust gas deflection as a coagulator,
Fig. 5 2 in Reihe geschaltste Elektrofilter mit Fig. 5 2 series connected electrostatic precipitators with
Staubabscheidern, Abgasumlenkung und einem Dust separators, exhaust gas deflection and one
Schüttschichtfilter zur chemischen Bulk bed filter for chemical
Abgasbehandlung sowie Exhaust gas treatment as well
Fig. 6 einen Koagulator, der über ein Fig. 6 shows a coagulator, the one
Schüttschichtfilter mit einem Zyklon verbunden ist. Packed bed filter is connected to a cyclone.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG WAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION
In Fig. 1 ist mit (1) ein partikel- bzw. staubbeladenes Gas bzw. Heissgas bezeichnet, das von einer Druckwirbelschichtfeuerung eines Kraftwerkes kommt und über eine Entstaubungsanlage (4, 8, 9) nicht dargestellten In Fig. 1, (1) denotes a particle-laden or dust-laden gas or hot gas, which comes from a fluidized bed combustion system of a power plant and is not shown via a dedusting system (4, 8, 9)
Gasturbinenschaufeln einer Gasturbine zugeleitet wird. Das Heissgas (1) hat bei Vollatet eine Temperatur von 850 °C und einen Druck von 16 bar. Die Staubpartikel werden in einem geerdeten Plattenelektrofilter bzw. einem Koagulator oder Koagulator-Partikellader (4) mit geerdeten Platten bzw. Koagulatorkammern oder Koagulator-Partikelladekammern (5) an Hochspannungselektroden bzw. Koagulatorelektroden oder Koagulator-Partikelladeelektroden (3) elektrisch geladen und an der inneren Wandung des Koagulator-Partikelladers (4) abgeschieden. Die drahtförmigen Koagulator- Partikelladeelektroden (3) sind in der Mitte zwischen den Platten (5) bzw. randseitig zwischen der jeweiligen randseitigen Platte und der Innenwand des Koagulator- Partikelladers (4) angeordnet. Die auf den Abscheideplatten bzw. Koagulator-Partikelladekammern (5) und an der Gas turbine blades is fed to a gas turbine. The hot gas (1) has a temperature of 850 ° C and at Vollatet a pressure of 16 bar. The dust particles are electrically charged in a grounded plate electrostatic filter or a coagulator or coagulator particle charger (4) with earthed plates or coagulator chambers or coagulator particle charging chambers (5) on high-voltage electrodes or coagulator electrodes or coagulator particle charging electrodes (3) and on the inner wall of the coagulator particle charger (4). The wire-shaped coagulator particle charging electrodes (3) are arranged in the middle between the plates (5) or on the edge between the respective edge plate and the inner wall of the coagulator particle charger (4). The on the separation plates or coagulator particle loading chambers (5) and on the
Innenwand des Koagulator-Partikelladers (4) gebildeten Agglomerate werden von der Gasströmung, deren mittlere Geschwindigkeit zwischen 3 m/s und 10 m/s beträgt, The agglomerates formed on the inside wall of the coagulator particle charger (4) are influenced by the gas flow, the average speed of which is between 3 m / s and 10 m / s.
sporadisch wieder mitgerissen. Gegebenenfalls kann das Abreissen durch sporadisches Klopfen der Platten (5) unterstützt werden. In nachgeschalteten Zyklonen (8, 9) werden die Agglomerate als Asche oder Staub (13) bzw. (14) abgeschieden, während entstaubtes Zyklon-Abgas (10) zu einer nicht dargestellten Gasturbine geleitet wird. sporadically carried away again. If necessary, tearing off can be supported by sporadically tapping the plates (5). In downstream cyclones (8, 9), the agglomerates are separated as ash or dust (13) or (14), while dedusted cyclone exhaust gas (10) is directed to a gas turbine (not shown).
Die Koagulator-Partikelladeelektroden (3) sind normalerweise negativ geladen; sie können aber auch positiv geladen sein oder alternierend auf negatives und positives Potential gelegt werden. So kann zusätzlich zur Koagulation an der Innenwand des Koagulator-Partikelladers auch noch die bipolare Koagulation im Gasraum zur Partikelvergrösserung genutzt werden. The coagulator particle charging electrodes (3) are normally negatively charged; but they can also be positively charged or alternately put on negative and positive potential. In addition to coagulation on the inner wall of the coagulator particle charger, bipolar coagulation in the gas space can also be used to enlarge the particles.
Fig. 2 zeigt die Abscheidung von Staub aus einem Heissgas (1) in einer Verfahrensskizze. Mit (2) ist eine Fig. 2 shows the separation of dust from a hot gas (1) in a process sketch. With (2) is one
Hochspannungsquelle bezeichnet, welche mit draht- oder stabförmigen Koagulator-Partikelladeelektroden (3) in dsr Mitte von mehreren rohrförmigen Koagulator-Partikelladekammern bzw. Koagulator-Partikelladerohren (5) des Koagulator- Partikelladers (4) verbunden ist. An jedem Koauulator- Partikelladerohr ist ein Vibrator (6) angebracht, um an Wandungen der Koagulator-Partikelladerohre (5) abgeschiedene Agglomerate wieder in den Heissluftstrom einzutragen bzw. eine Ablösung zu unterstützen. Die Koagulator- Partikelladekammern (5) sind mit einem Erdpotential (12) verbunden; sie haben einen Durchmesser im Bereich von 4 cm - 50 cm, insbesondere im Bereich von 5 cm - 25 cm, vorzugsweise von 25 cm, und eine Länge im Bereich von 3 m - 7 m, insbesondere im Bereich von 4 m - 6 m, vorzugsweise von 5 m. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Koagulator- Partikellader (4) ist hoch, sie liegt im Bereich zwischen 1 m/s - 20 m/s, vorzugsweise im Bereich zwischen High-voltage source referred to, which is connected to wire or rod-shaped coagulator particle charging electrodes (3) in the middle of a plurality of tubular coagulator particle loading chambers or coagulator particle charger tubes (5) of the coagulator particle charger (4). At every coauulator Particle charger tube is fitted with a vibrator (6) in order to re-enter agglomerates deposited on the walls of the coagulator particle charger tubes (5) into the hot air stream or to assist detachment. The coagulator particle loading chambers (5) are connected to a ground potential (12); they have a diameter in the range from 4 cm to 50 cm, in particular in the range from 5 cm to 25 cm, preferably from 25 cm, and a length in the range from 3 m to 7 m, in particular in the range from 4 m to 6 m, preferably of 5 m. The flow velocity of the gas in the coagulator particle charger (4) is high, it is in the range between 1 m / s - 20 m / s, preferably in the range between
3 m/s - 10 m/s. Bei einem Abgasstrcm von 200 kg/s in einem Druckwirbelschichtkraftwerk unter Vollast besteht das Rohrbündel aus etwa 25 Koagulator-Partikelladerohren (5) von 25 cm Durchmesser, wobei die Strömungsgeschwindigkeit im Koagulaüor-Partikellader (4) 8 m/s beträgt. 3 m / s - 10 m / s. With an exhaust gas flow of 200 kg / s in a pressure fluidized bed power plant under full load, the tube bundle consists of about 25 coagulator particle charger tubes (5) with a diameter of 25 cm, the flow velocity in the coagula particle charger (4) being 8 m / s.
An den Rohrwandungen der Koagulator-Partikelladerohre (5) bzw. in deren unmittelbarer Nähe kommt es zur Koagulation der Staubpartikel. Es stellt sich ein Wechselspiel ein zwischen elektrostatischer Abscheidung und Wiedereintrag der Partikel durch turbulente Scherspannung durch die Strömung bzw. durch mechanische Vibrationen oder Stösse. Die dadurch bedingte lange Verweilzeit der Partikel im Koagulator-Partikellader (4) verursacht eine sehr hohe Partikelaufladung, was im nachfolgenden Elektrozyklon (8) ausgenutzt wird. Dust particles coagulate on the tube walls of the coagulator particle charger tubes (5) or in their immediate vicinity. There is an interplay between electrostatic separation and re-entry of the particles by turbulent shear stress due to the flow or by mechanical vibrations or shocks. The resulting long residence time of the particles in the coagulator particle charger (4) causes a very high particle charge, which is used in the subsequent electrocyclone (8).
Mit (7) ist ein Koagulatorabgas bzw. ein Koagulator- Partikelladerabgas bezeichnet, dessen Partikel im With (7) a coagulator exhaust gas or a coagulator particle charger exhaust gas is designated, the particles in
Durchschnitt grösser sind als die des staubbeladenen Are larger on average than those of the dust-laden
Heissgases (1) und bei dem der Grad der Partikelaufladung höher ist als in einem normalen Elektrozyklon. Das Hot gas (1) and in which the degree of particle charging is higher than in a normal electrocyclone. The
Koagulator-Partikelladerabgas wird einem 1. Zyklon (8) mit einer zentrischen, stabförmigen Hochspannungs- bzw. Coagulator particle charger exhaust gas is a 1st cyclone (8) with a central, rod-shaped high voltage or
Zyklonelektrode (11) und danach einem 2. Zyklon (9) ohne Hochspannungselektrode zugeführt. Der 2. Zyklon liefert reingasseitig von kleinen und grossen Partikeln gut gereinigtes Zyklon-Abgas (10), das auf eine Gasturbine geleitet wird. Die Koagulate im Reingas bzw. Koagulator- Fartikelladerabgas (7) des Koagulator-Partikelladers (4) kennen in den nachgeschalteten Zyklonen (8, 9) mit geringem Druckverlust als Asche (13, 14) abgeschieden werden. Cyclone electrode (11) and then fed to a second cyclone (9) without a high-voltage electrode. The 2nd cyclone delivers Cyclone exhaust gas (10) well cleaned of small and large particles on the clean gas side, which is directed to a gas turbine. The coagulates in the clean gas or coagulator-particle charger exhaust gas (7) of the coagulator-particle charger (4) are separated in the downstream cyclones (8, 9) with as little pressure loss as ash (13, 14).
Fig. 3 zeigt die Wirkung des Koagulator-Partikelladers (4) unter atmosphärischen Temperatur- und Druckverhältnissen bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 8 m/s, einer Fig. 3 shows the effect of the coagulator particle charger (4) under atmospheric temperature and pressure conditions at a flow rate of 8 m / s, one
Feldstärke von 4 kV/cm und einer Partikelkonzentration von 17 g/m3. Auf der Ordinate ist die kumulative Grössenverteilung (V) in % und auf der Abszisse der Partikeldurchmesser (d) in μm aufgetragen. Eine mit (15) bezeichnete Kurve stellt die Grössenverteilung (V) bei ausgeschaltetem Field strength of 4 kV / cm and a particle concentration of 17 g / m 3 . The cumulative size distribution (V) is plotted in% on the ordinate and the particle diameter (d) in μm on the abscissa. A curve labeled (15) represents the size distribution (V) when switched off
Koagulator-Partikellader (4) dar. Mit (16) sind Messwerte- Bandbreiten bezeichnet, die bei eingeschaltetem Koagulator- Partikellader (4) erreicht werden. Der Anteil der Partikel mit einem Durchmesser kleiner als 5,8 μm liegt bei Coagulator particle loader (4). (16) denotes measured value ranges which are achieved when the coagulator particle loader (4) is switched on. The proportion of particles with a diameter of less than 5.8 μm is included
ausgeschaltetem Koagulator-Partikellader (4) bei etwa 15 % der Gesamtmasse aller Partikel. Mit eingeschaltetem switched off coagulator particle charger (4) at about 15% of the total mass of all particles. With the on
Koagulator-Partikellader (4) kann dieser Anteil auf etwa 7 % reduziert werden. Coagulator particle loader (4) this proportion can be reduced to about 7%.
Es versteht sich, dass bei einem Grosskraftwerk mehrere Entstaubungsanlagen (4, 8, 9) parallel vorgesehen sein können. Die Gastemperatur kann dabei im Bereich von 250 °C - 1400 °C, vorzugsweise im Bereich von 500 °C - 1200 °C und der Druck im Bereich von 5 bar - 100 bar, vorzugsweise im Bereich von 5 bar - 20 bar liegen. It goes without saying that in a large power plant, several dedusting systems (4, 8, 9) can be provided in parallel. The gas temperature can be in the range from 250 ° C. to 1400 ° C., preferably in the range from 500 ° C. to 1200 ° C., and the pressure in the range from 5 bar to 100 bar, preferably in the range from 5 bar to 20 bar.
Fig. 4 zeigt ein vertikales, elektrostatisches bzw. 4 shows a vertical, electrostatic or
Elektrofilter (17) als Koagulator mit einem Pralltopf bzw. Staubabscheider (18) im wesentlichen unterhalb des Electrofilter (17) as a coagulator with a baffle or dust separator (18) substantially below the
vertikalen, zylindrischen Filterrohres und mit einem vertical, cylindrical filter tube and with a
waagerechten Umlenkauslass (20) für eine um 90° umgelenkte Gasströmung (22). In dem zylindrischen Filterrohr sind nicht dargestellte, zueinander parallele Filterkammern bzw. Filterrohre vorgesehen, entsprechend den Koagulatorkammern (5) gemäss den Fig. 1 und 2. Grobe Staubteilchen des staubbeladenen Heissgases (1) werden in einem dem horizontal deflection outlet (20) for a gas flow (22) deflected by 90 °. In the cylindrical filter tube, mutually parallel filter chambers or Filter tubes are provided, corresponding to the coagulator chambers (5) according to FIGS. 1 and 2. Coarse dust particles of the dust-laden hot gas (1) are in a
Elektrofilter (17) vorgeschalteten Zyklon (8) als Asche (13) abgetrennt. Electrofilter (17) upstream cyclone (8) separated as ash (13).
Bei Flugasche enthaltendem Heissgas (1) treten im Hot gas (1) containing fly ash occurs in
unipolaren Elektrofilter (17) unter bestimmten unipolar electrostatic filter (17) under certain
Betriebsbedingungen, die u. a. von der Operating conditions that u. a. of the
Strömungsgeschwindigkeit des Heissgases (1) und von der Koronaspannung abhängen, Koagulate (30) auf. In der Regel entstehen Koagulate (30), wenn Partikel auf einer nicht dargestellten Abscheideelektrode, entsprechend den Flow rate of the hot gas (1) and depend on the corona tension, coagulate (30). As a rule, coagulates (30) arise when particles on a deposition electrode, not shown, correspond to the
geerdeten Platten bzw. Koagulatorkammern (5) gemäss den Fig. 1 und 2, miteinander in Kontakt kommen, so dass kohäsive Oberflächenkräfte, wie z. B. Flüssigkeitsbrücken, elektrostatische Kräfte usw. wirksam sind. Wenn die grounded plates or coagulator chambers (5) according to FIGS. 1 and 2 come into contact with each other, so that cohesive surface forces, such as. B. liquid bridges, electrostatic forces, etc. are effective. If the
Partikel wieder von der Abscheideelektrode z. B. durch Scherspannungen, mechanische Vibrationen o. dgl. abgelöst werden, liegen die zusammenhängenden Koagulate (30) im Gasstrom vor. Es handelt sich dabei oft um lose Particles again from the deposition electrode z. B. are replaced by shear stresses, mechanical vibrations or the like, the coherent coagulates (30) are present in the gas stream. These are often loose
zusammenhängende Flocken von geringer Eigenstabilität. Durch geeignete Strömungsumlenkungen, bei denen coherent flakes of low inherent stability. Through suitable flow deflections, in which
Trägheitskräfts ausgenutzt werden, lassen sich diese Inertia are exploited, these can be
Koagulate (30) dennoch vom Gasstrom z. B. in dem Pralltopf (18) vom Gasstrom kontinuierlich trennen, ohne sie zu zerstören. Mittels eines Schneckenförderers oder eines bewegten Förderbandes (19) lassen sich die im Pralltopf (18) niedergeschlagenen Koagulate (30) kontinuierlich abtransportieren. Anstelle des Förderbandes (19) kann auch eine pneumatische Reinigung vorgesehen sein (nicht Coagulates (30) nevertheless from the gas stream z. B. continuously in the baffle (18) from the gas stream without destroying it. The coagulates (30) deposited in the impact pot (18) can be continuously removed by means of a screw conveyor or a moving conveyor belt (19). Instead of the conveyor belt (19), pneumatic cleaning can also be provided (not
dargestellt). shown).
Diese Anordnung kann ergänzt werden durch eine This arrangement can be supplemented by a
elektrostatische Filtervorrichtung gemäss der eingangs genannten CH-A-673 411 bzw. durch ein Bandfilter (21) in der umgelenkten Strömung (22) am Ende des Umlenkauslasses (20). Auf diese Weise wird die Abscheidewirkung dieses Elektrofilters (17) für kleinere Partikel optimal genutzt. electrostatic filter device according to the aforementioned CH-A-673 411 or through a band filter (21) in the deflected flow (22) at the end of the deflection outlet (20). In this way, the separation effect of this electrostatic filter (17) is optimally used for smaller particles.
Zur chemischen Abgasbehandlung können am Eingang und/oder Ausgang des Elektrofilters (17) Chemikalieninjektionen (31, 32 ) vorgesehen sein , um unerwünschte korrosive und/oder Treibhausgase wie CO2, N2O, NOX aus Verbrennungsanlagen zu reduzieren. For chemical exhaust gas treatment, chemical injections (31, 32) can be provided at the inlet and / or outlet of the electrostatic filter (17) in order to reduce undesirable corrosive and / or greenhouse gases such as CO 2 , N 2 O, NO X from combustion plants.
Bei der im Elektrofilter (17) auftretenden Koronaentladung werden NOX-Moleküle reduziert und Treibhausgase zerlegt, so dass unschädliche Stoffe entstehen. In Entladungen unter hohem Druck von > 3 bar und hoher Temperatur von > 500 °C, wie sie bei Heissgasen (1) von Kraftwerken vorkommen, werden Elektronen aus den Koagulatorelektroden (3) ausser durch die bekannte Feldemission zusätzlich auch noch durch Therme- und Thermofeldemission ausgelöst. Dieser Effekt wird verstärkt, wenn die Koagulatorelektroden (3) grössere Dicke als normale Koronaelektroden haben. Solche Elektroden können entweder durch Staubbeladung entsprechend dick sein oder durch geeignete Materialien entsprechend hergestellt werden. Das Verhältnis der Oberflache einer With the corona discharge occurring in the electrostatic filter (17), NO x molecules are reduced and greenhouse gases are broken down, so that harmless substances are produced. In discharges under high pressure of> 3 bar and high temperature of> 500 ° C, such as occur with hot gases (1) from power plants, electrons from the coagulator electrodes (3) are also emitted by thermal and thermal field emissions in addition to the known field emission triggered. This effect is intensified if the coagulator electrodes (3) have a greater thickness than normal corona electrodes. Such electrodes can either be correspondingly thick due to dust loading or can be produced using suitable materials. The ratio of the surface of one
Koagulatorelektrode (3) zur Oberfläche der sie umgebenden 2. Elektrode (5), vgl. die Fig. 1, 2 und 6, liegt im Coagulator electrode (3) to the surface of the second electrode (5) surrounding it, cf. 1, 2 and 6, is in
Bereich ven 1 : 400 bis 2 : 1, vorzugsweise im Bereich von 1 : 20 bis 1 : 1. Es sind bevorzugt solche Materialien zu verwenden, bei denen die Austrittsarbeit der Elektronen klein ist. Dies ist z. B. bei metallischen Elektroden oberhalb von 750 °C der Fall, wenn sie mit Flugasche Range from 1: 400 to 2: 1, preferably in the range from 1:20 to 1: 1. Those materials are preferred in which the work function of the electrons is small. This is e.g. B. in the case of metallic electrodes above 750 ° C if they with fly ash
beschichtet sind. Die Austrittsarbeit beträgt dabei etwa 0,6 eV. Ein weiterer Vorteil dieser Entladung ist, dass direkt mit relativ homogen verteilten Elektronen entstickt werden kann, im Gegensatz zu reinen Koronaentladungen, wo Elektronen und Ionen inhomogen verteilt sind. Ausserdem ist dabei die Energie der geladenen Teilchen zu gross, um optimal genutzt zu werden. Elektronen aus are coated. The work function is about 0.6 eV. Another advantage of this discharge is that it is possible to denitrate directly with relatively homogeneously distributed electrons, in contrast to pure corona discharges, where electrons and ions are distributed inhomogeneously. In addition, the energy of the charged particles is too great to be used optimally. Electrons out
Thermofeldemission haben weniger Energie und sind daher wirtschaftlicher. Zur Entstickung können chemische Additive, wie NH3, Thermal field emissions have less energy and are therefore more economical. Chemical additives such as NH 3 ,
Methanol u. a. Alkohole, in, vor oder zwischen Koagulatoren (4) eingedüst werden. Zwar genügt auf Grund der vorhandenen Temperatur die rein thermische Anregung der Additive schon zu einer DeNOX-Reaktion. Solche Verfahren sind bekannt. Jedoch wird die Wirkung wesentlich verstärkt, wenn sie durch Elektronen in Entladungen aktiviert werden. Dazu sind die Ladungen aus der Korona des Elektrofilters (Feld- und Thermofeldemission) optimal geeignet. Es bilden sich dann instabile Zwischensubstanzen, wie NH2, die optimal Methanol and other alcohols are injected into, before or between coagulators (4). Due to the existing temperature, the purely thermal excitation of the additives is sufficient for a DeNO X reaction. Such methods are known. However, the effect is significantly enhanced if they are activated by electrons in discharges. The charges from the corona of the electrostatic filter (field and thermal field emissions) are ideally suited for this. Unstable intermediate substances, such as NH 2 , then form optimally
entsticken. Eine katalytische Auskleidung oder Dotierung der Wände der Elektroden des Koagulators (4) kann ebenfalls eine Aktivierung verbessern. Besonders vorteilhaft ist eine Chemikalieninjektion (32) hinter dem Koagulator (4) bzw. vor dem Zyklon (8), vgl. Fig. 6. Eine weitere denitrify. Catalytic lining or doping of the walls of the electrodes of the coagulator (4) can also improve activation. A chemical injection (32) behind the coagulator (4) or in front of the cyclone (8) is particularly advantageous, cf. Fig. 6. Another
Chemikalieninjektion kann vor oder auf dem Bandfilter (21) stattfinden sowie auf einem Schüttschichtfilter (28) gemäss den Fig. 5 und 6. Diese Chemikalieninjektion (32) kann lastabhängig erfolgen. Kraftwerke mit Chemical injection can take place before or on the belt filter (21) and on a packed bed filter (28) according to FIGS. 5 and 6. This chemical injection (32) can take place depending on the load. Power plants with
Druckwirbelschichtfeuerung benötigen auf Grund anderer Temperaturen bei Teillast mehr Entstickung als bei Vollast. Due to different temperatures, pressure fluidized bed firing requires more denitrification at part load than at full load.
Fig. 5 zeigt eine anders ausgelegte Version der optimierten Staubabscheidung. Die Strömungsverhältnisse können besser genutzt werden, wenn die Umlenkung des Abgases um einen Abgas-Umlenkwinkel α ab 80°, vorzugsweise im Bereich von 140° - < 180° erfolgt. Ein mit (ß) bezeichneter 5 shows a different version of the optimized dust separation. The flow conditions can be better used if the exhaust gas is deflected by an exhaust gas deflection angle α from 80 °, preferably in the range from 140 ° to <180 °. One marked with (ß)
Abscheidungs-Ablenkwinkel kann > 90° sein, damit in einem Pralltopf (25) eines Elektrofilters (23) die Deposition deflection angle can be> 90 °, so that in an impact pot (25) of an electrostatic filter (23)
Wahrscheinlichkeit geringer wird, dass die Koagulate zurückgerissen werden. The coagulates are less likely to be torn back.
Ein Verjüngungsbereich (24) am unteren Ende des A tapered area (24) at the bottom of the
koagulierenden Teils des Elektrofilters (23) dient zur Beschleunigung der Strömung dee Heissgases (1). Damit sich an den Aussenwänden von schräg nach oben gewinkelten Coagulating part of the electrostatic filter (23) serves to accelerate the flow of hot gas (1). So that the outside walls are angled upwards
Umlenkauslässen (26) aus einer umgelenkten Gasströmung (29) nicht verstärkt Ablagerungen bilden, können in den Deflection outlets (26) from a deflected gas flow (29) not build up deposits, can in the
Umlenkbereichen Flüssigkeitsfilme (27) vorgesehen werden, welche diese Bereiche spülen. Deflection areas liquid films (27) are provided, which rinse these areas.
Wie in Fig. 5 angedeutet ist, können 2 derartige As indicated in Fig. 5, 2 such
Elektrofilter (23) seriell hintereinander betrieben werden. Dies hat den Vorteil, dass dadurch die Effizienz wesentlich erhöht wird. Der Übergang von der 1. zur 2. Stufe erfolgt in Rohren. In den Verrohrungen zwischen den Stufen können Massnahmen getroffen werden, die z. B. unerwünschte Electrofilter (23) can be operated in series. This has the advantage that it significantly increases efficiency. The transition from the 1st to the 2nd stage takes place in tubes. Measures can be taken in the pipework between the stages, e.g. B. unwanted
chemische Auswirkungen des Abgases verringern. So kann z. E. in der Nähe des Eintritts zur 2. Stufe ein Reduce the chemical effects of the exhaust gas. So z. E. near the entrance to the 2nd stage
Schüttschichtfilter (28) mit Silizium- und/oder Bed layer filter (28) with silicon and / or
Aluminiumoxiden vorgesehen sein, das durch Gassublimation als Alkali-Getter wirkt. Aluminum oxides can be provided, which acts as an alkali getter by gas sublimation.
Bei Vergasungsprozessen kann anstelle des In gasification processes, instead of
Schüttschichtfilters (23) eine Chemikalieninjektion, z. B. von Sauerstoff, vorgesehen sein, welche den Heizwert des Synthesegases verbessert oder andere Eigenschaften bewirkt . Fill layer filter (23) a chemical injection, e.g. B. of oxygen, can be provided, which improves the calorific value of the synthesis gas or brings about other properties.
Um Treibhausgase, wie CO2, N2O, zu reduzieren, können andere Additive beigefügt werden. Insbesondere für To reduce greenhouse gases such as CO 2 , N 2 O, other additives can be added. Especially for
Vergasungsanlagen kann CO2 in CH4, Methanol oder andere brauchbare Brennstoffe umgesetzt oder reformiert werden. Dies ist für Anwendungen in heissen Gasen bei Gasification plants can convert or reform CO 2 into CH 4 , methanol or other usable fuels. This is for applications in hot gases
Kohlestaubfeuerung von Bedeutung. Coal dust firing is important.
Die Geschwindigkeit des Heissgases in den Elektrofiltern liegt im Bereich von 3 m/s - 50 m/s, vorzugsweise im The speed of the hot gas in the electrostatic precipitators is in the range of 3 m / s - 50 m / s, preferably in
Bereich von 5 m/s - 10 m/s, damit Ablagerungen an den Range of 5 m / s - 10 m / s, so that deposits on the
Abscheideelektroden verhindert werden. Separation electrodes can be prevented.
Fig. 6 zeigt eine Reinigungsanlage, bei welcher ein Fig. 6 shows a cleaning system in which a
Koagulator (4) mit vertikal von oben nach unten Coagulator (4) with vertical from top to bottom
verlaufenden Koagulatorkammern (5) ausgangsseitig über ein Schüttschichtfilter (28) mit einem Zyklon (8) verbunden ist. Die Länge der Koagulatorrohre (5) liegt im Bereich von 2,5 m - 28 m. Zusätzlich oder alternativ kann vor dem Koagulator (4) mindestens ein Zyklon vorgesehen sein. extending coagulator chambers (5) is connected on the output side to a cyclone (8) via a packed bed filter (28). The length of the coagulator tubes (5) is in the range of 2.5 m - 28 m. Additionally or alternatively, at least one cyclone can be provided in front of the coagulator (4).
Mit diesen Koagulatoren und Elektrofiltern ist eine With these coagulators and electrostatic filters is one
Abscheidung instabiler Koagulate möglich. Diese Abscheidung erfolgt kontinuierlich und nutzt im wesentlichen Unstable coagulates can be separated. This separation takes place continuously and essentially uses
Trägheitskräfte aus, die keinen zusätzlichen Energieaufwand erfordern. Dis Entstaubungsanlage eignet sich nicht nur zur Abscheidung von Partikeln aus atmosphärischen oder Inertial forces that do not require additional energy. The dedusting system is not only suitable for separating particles from atmospheric or
Brennkammer-Rauchgasen, sondern z. B. auch für die Combustion chamber flue gases, but e.g. B. also for the
Abscheidung von Koagulaten, die als Produkt hergestellt werden sollen. Separation of coagulates that are to be manufactured as a product.
(Nur für die Prüfungstelle bestimmt; nicht Teil der Anmeldung) (Only intended for the examination center; not part of the registration)
BEZEICHNUNGSLISTE LIST OF DESIGNATIONS
1 staubbeladenes Heissgas 1 dust-laden hot gas
2 Hochspannungsquelle 2 high voltage source
3 Koagulatorelektroden, Koagulator- Partikelladeelektroden 3 coagulator electrodes, coagulator particle charging electrodes
4 Koagulator, Koagulator-Partikellader, 4 coagulator, coagulator particle charger,
Agglomerator, Plattenelektrofilter Agglomerator, plate electrostatic precipitator
5 Koagulatorkammern, Koagulator- Partikelladekammern, -röhre, Platten 5 coagulator chambers, coagulator particle loading chambers, tubes, plates
6 Vibratoren 6 vibrators
7 Koagulator-Abgas, Koagulator-Partikelladerabgas 8, 9 1. Zyklon bzw. 2. Zyklon 7 Coagulator exhaust gas, coagulator particle charger exhaust gas 8, 9 1st cyclone or 2nd cyclone
10 entstaubtes Zyklon-Abgas 10 dedusted cyclone exhaust gas
11 Zyklonelektrode 11 cyclone electrode
12 Erdpotential 12 Earth potential
13, 14 Asche, Staub 13, 14 ashes, dust
15 Koagulator aus, Koagulator-Partikellader aus 15 Coagulator off, coagulator particle loader off
16 Koagulator ein, Koagulator-Partikellader ein 17, 23 Elektrofilter 16 coagulator on, coagulator particle charger on 17, 23 electrostatic precipitator
13 Pralltopf, Staubabscheider 13 baffle, dust collector
19 Förderband 19 conveyor belt
2C Umlenkauslass von 17 2C deflection outlet from 17
21 Bandfilter 21 band filter
22 umgelenkte Strömung 22 deflected flow
24 Verjüngungsbereich 24 taper area
25 Pralltopf von 21, Staubabscheider 25 baffle from 21, dust collector
25 Umlenkauslass von 23 25 deflection outlet of 23
27 Flüssigkeitsfilm 27 liquid film
28 Schüttschichtfilter 28 packed bed filters
29 umgelenkte Strömung in 23 29 deflected flow in 23
30 Koagulate 30 coagulates
31, 32 Chemikalieninjektion 31, 32 chemical injection
d Durchmesser d diameter
V kumulative Grössenverteilung V cumulative size distribution
α Abgas-Umlenkwinkel α exhaust gas deflection angle
ß Abscheidungs-Ablenkwinkel ß Deposition deflection angle
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