CH674716A5 - combustion fumes for desulphurising after cpd. injection - which are cooled by heat exchanger to 80 deg. max for optimum effect - Google Patents
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Abstract
Description
1 1
CH674 716 A5 CH674 716 A5
2 2nd
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Einbinden von gasförmigen Schwefeloxyden, die als Schadstoffe in einem Rauchgasstrom enthalten sind, der in einem mit fossilem Brennstoff gefeuerten Kessel entsteht, mit mindestens einer im Rauchgasstrom angeordneten Zufuhrvorrichtung für ein Gemisch aus einem alkalischen und einem erdalkalischen Stoff oder für jeweils einen dieser Stoffe und mit mindestens einem stromunterhalb der Zufuhrvorrichtung angeordneten Gewebefilter, wobei zwischen dem Kesselaustritt und dem Gewebefilter mindestens ein Reaktor, in dem das Einbinden mindestens eines wesentlichen Teils der Schwefeloxyde stattfindet, sowie Wärmeübertragerflächen zum Kühlen des Rauchgasstromes vorhanden sind. Bei den Schwefeloxyden handelt es sich hauptsächlich um Schwefeldioxyd SO2 und Schwefeltrioxyd SO3. The invention relates to a system for incorporating gaseous sulfur oxides, which are contained as pollutants in a flue gas stream which is formed in a boiler fired with fossil fuel, with at least one feed device arranged in the flue gas stream for a mixture of an alkaline and an alkaline earth substance or for each one of these substances and with at least one fabric filter arranged downstream of the feed device, wherein at least one reactor, in which the incorporation of at least a substantial part of the sulfur oxides takes place, and heat transfer surfaces for cooling the flue gas stream are present between the boiler outlet and the fabric filter. The sulfur oxides are mainly sulfur dioxide SO2 and sulfur trioxide SO3.
Eine solche Anlage ist aus der DE-OS 3 539 349 bekannt. Bei ihr werden die ausserhalb des Reaktors angeordneten Wärmeübertragerflächen dazu verwendet, mit einem Teil der im Rauchgasstrom enthaltenen Wärme die Verbrennungsluft für die Kesselfeuerung vorzuwärmen. In dem stromunterhalb der Wärmeübertragerflächen angeordneten Reaktor wird dann das Einbinden eines wesentlichen Teils der gasförmigen Schadstoffe, insbesondere Schwefeloxyde, durchgeführt. Mittels Dampf- bzw. Wassereinspritzung im Reaktor wird der Rauchgasstrom auf eine für das Einbinden der Schadstoffe erforderliche Temperatur abgekühlt. Eine praktische Nutzung der auf diese Weise dem Rauchgas entzogenen Wärme ist nicht möglich, wodurch das Erreichen eines grösstmöglichen Gesamtwirkungsgrades der Anlage begrenzt ist. Diese Art der Rauchgaskühlung verursacht ferner Ablagerungen von feuchten Feststoffen im Reaktor, insbesondere wegen unvollständiger Verdunstung des Wassers. Such a system is known from DE-OS 3 539 349. The heat exchanger surfaces arranged outside the reactor are used to preheat the combustion air for the boiler firing with part of the heat contained in the flue gas stream. The incorporation of a substantial part of the gaseous pollutants, in particular sulfur oxides, is then carried out in the reactor arranged downstream of the heat exchanger surfaces. By means of steam or water injection in the reactor, the flue gas stream is cooled to a temperature required for the integration of the pollutants. A practical use of the heat extracted from the flue gas in this way is not possible, which limits the achievement of the greatest possible overall efficiency of the system. This type of flue gas cooling also causes deposits of moist solids in the reactor, in particular due to incomplete evaporation of the water.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Anlage so zu verbessern, dass mit ihr ein höherer Gesamtwirkungsgrad erzielt werden kann und dass im Betrieb der Anlage das Ablagern von Feststoffen mit Reaktor wesentlich verringert wird. The invention has for its object to improve the known system so that a higher overall efficiency can be achieved with it and that the deposition of solids with the reactor is significantly reduced during operation of the system.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Wärmeübertragerflächen im Reaktor angeordnet und zum Kühlen des Rauchgasstromes auf eine Temperatur von höchstens 80°C ausgelegt sind. Durch das Herabsetzen der Temperatur des Rauchgases mit Hilfe der im Reaktor angeordneten Wärmeübertragerflächen lässt sich die dem Rauchgasstrom entzogene Wärme nützlich verwenden, so dass der Gesamtwirkungsgrad der Anlage verbessert wird. Durch die von den Wärmeübertragerflächen im Reaktor verursachte Turbulenz des Rauchgases wird auch der Wirkungsgrad der Schadstoffeinbindung verbessert, so dass der Reaktor kompakter ausgeführt werden kann. Da eine Dampf- bzw. Wassereinspritzung im Reaktor fehlt, werden Ablagerungen von Feststoffen im Reaktor weitgehend vermieden. Hierdurch sowie wegen der verbesserten Einbindung der Schwefeloxyde im Reaktor ergibt sich der zusätzliche Vorteil, According to the invention, this object is achieved in that the heat exchanger surfaces are arranged in the reactor and are designed to cool the flue gas stream to a temperature of at most 80 ° C. By reducing the temperature of the flue gas with the aid of the heat transfer surfaces arranged in the reactor, the heat extracted from the flue gas stream can be used usefully, so that the overall efficiency of the system is improved. The turbulence of the flue gas caused by the heat transfer surfaces in the reactor also improves the efficiency of the pollutant incorporation, so that the reactor can be made more compact. Since there is no steam or water injection in the reactor, deposits of solids in the reactor are largely avoided. This and the improved integration of the sulfur oxides in the reactor result in the additional advantage that
dass weniger Korrosionsschäden als in der bekannten Anlage auftreten. that less corrosion damage occurs than in the known system.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihre Vorteile werden in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch Two embodiments of the invention and their advantages are explained in more detail in the following description with reference to the drawing. They each show schematically
Fig. 1 eine Anlage nach der Erfindung, 1 is a system according to the invention,
Fig. 2 den grundsätzlichen Aufbau einer Desag-glomêriervorrichtung und Fig. 2 shows the basic structure of a Desag glomerator and
Fig. 3 eine weitere Anlage nach der Erfindung. Fig. 3 shows another system according to the invention.
Gemäss Fig. 1 ist mit 1 ein Kessel oder Dampferzeuger der Zweizugbauart bezeichnet, in dessen erstem Zug 1' eine an sich bekannte und nicht näher dargestellte Feuerung für fossilen Brennstoff angeordnet ist. Unterhalb der beiden Gaszüge 1' und 1" ist in üblicher Weise je eine Entaschungsvorrichtung 2 bzw. 2' vorgesehen. Nahe dem unteren Ende des zweiten Zuges 1" ist eine Leitung 17 angeschlossen, die den im Kessel 1 entstehenden Rauchgasstrom 3 zu einem Reaktor 5 führt, in dem das Einbinden von gasförmigen Schwefeloxyden mit Hilfe eines alkalischen oder eines erdalkalischen Stoffes oder eines Gemisches dieser Stoffe stattfindet. Zu diesem Zwecke ist zwischen dem Reaktor 5 und dem zweiten Zug 1" eine Zufuhrvorrichtung 4 vorgesehen. Diese Vorrichtung 4 besteht aus einem Silo 41 für den alkalischen oder erdalkalischen Stoff 40 -beispielsweise Kalzium- und Magnesiumkarbonat enthaltendes Dolomit. Kalkhydrat oder Magnesiumhydroxid - einem Dosierer 42 in Form eines Flügelrades für den Stoff 40 und einer Düse 43, die in die Leitung 17 ragt. Im Bereich der Düse 43 ist die Leitung zu einer Mischstrecke 45 erweitert, in der der Rauchgasstrom 3 wegen des grösseren Querschnittes verlangsamt wird, was zu einer besseren Durchmischung mit dem zugeführten Stoff 40 führt. Vorzugsweise werden mehrere Düsen 43 in der Mischstrecke 45 vorgesehen. 1, 1 denotes a boiler or steam generator of the two-pass design, in the first pass 1 'of which a known and not shown combustion for fossil fuel is arranged. A de-ashing device 2 and 2 'is provided below each of the two gas flues 1' and 1 "in a customary manner. A line 17 is connected near the lower end of the second train 1", which leads the flue gas stream 3 formed in the boiler 1 to a reactor 5 leads, in which the incorporation of gaseous sulfur oxides takes place with the help of an alkaline or an alkaline earth substance or a mixture of these substances. For this purpose, a feed device 4 is provided between the reactor 5 and the second train 1 ". This device 4 consists of a silo 41 for the alkaline or alkaline earth material 40 - for example dolomite containing calcium and magnesium carbonate. Lime hydrate or magnesium hydroxide - a metering device 42 in the form of an impeller for the substance 40 and a nozzle 43 which projects into the line 17. In the region of the nozzle 43 the line is expanded to a mixing section 45 in which the flue gas stream 3 is slowed down due to the larger cross section, which results in a better one Mixing with the supplied material 40. A plurality of nozzles 43 are preferably provided in the mixing section 45.
Der Reaktor 5 schliesst einen relativ grossen Raum ein, in dem der Rauchgasstrom 3 erheblich verlangsamt und mittels Einbauten 51 intensiv durchmischt wird. Im Reaktor 5 sind ferner Rohre 54 als Wärmeübertragerflächen angeordnet, die für eine Temperatur zwischen 60 und 80°C ausgelegt sind und die sekundärseitig Wasser von einem Kollektor 54' zu einem Kollektor 54" führen und dabei das Rauchgas abkühlen. Die Kollektoren sind ausserhalb des Reaktors 5 vorgesehen und an einem Wasserkreislauf eines Fernheizwerkes 6 angeschlossen, in dem das im Reaktor 5 erwärmte Wasser mittels einer Pumpe 61 verschiedenen Wärmeverbrauchern 62 - in Fig. 1 symbolisch als zu beheizende Gebäude dargestellt - zugeführt wird. Die Rohre 54 verursachen eine turbulente Strömung, des Rauchgases im Innern des Reaktors 5, wodurch zusätzlich zu der durch die Einbauten 51 verursachten Durchmischung das Einbinden der Schwefeloxyde unterstützt wird. Diese Turbulenz und die Durchmischung dienen auch dem Reinhalten der Innenseite des Reaktors 5 und der Aussenfläche der Rohre 54. Mit Hilfe einer im Reaktor angeordneten Leitwand 52 sowie einer trichterartig geneigten Wand des Reaktors wird das Rauchgas im unteren Be5 The reactor 5 encloses a relatively large space in which the flue gas stream 3 slows down considerably and is thoroughly mixed by means of internals 51. In the reactor 5 there are also pipes 54 as heat transfer surfaces which are designed for a temperature between 60 and 80 ° C. and which on the secondary side lead water from a collector 54 'to a collector 54 "and thereby cool the flue gas. The collectors are outside the reactor 5 provided and connected to a water circuit of a district heating plant 6, in which the water heated in the reactor 5 is supplied to various heat consumers 62 - symbolically shown in FIG. 1 as buildings to be heated - by means of a pump 61. The pipes 54 cause a turbulent flow, the Flue gas inside the reactor 5, which supports the incorporation of the sulfur oxides in addition to the mixing caused by the internals 51. This turbulence and the mixing also serve to keep the inside of the reactor 5 and the outer surface of the tubes 54 clean arranged guide wall 52 and a funnel-like incline flue gas in the lower wall of the reactor
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reich des Reaktors konzentriert und durch eine Desagglomeriervorrichtung 53 geleitet. concentrated of the reactor and passed through a deagglomeration device 53.
Diese Vorrichtung 53 besteht gemäss Fig. 2 im wesentlichen aus einem sieb- oder gitterartigen, gasdurchlässigen und sich drehenden Zylinder 21, der ausserhalb des Reaktors 5 auf eine übliche, in Fig. 1 und 2 nicht dargestellte Weise gelagert ist. Im Zylinder 21 befinden sich lose Kugeln 22, die bei sich drehendem Zylinder 21 eventuell im Rauchgas vorhandene Feststoffagglomerate zerkleinern oder auflösen. Dadurch wird die reagierende Oberfläche zwischen den Feststoffteilchen und dem Rauchgas erheblich vergrössert. According to FIG. 2, this device 53 essentially consists of a sieve- or lattice-like, gas-permeable and rotating cylinder 21, which is mounted outside the reactor 5 in a conventional manner not shown in FIGS. 1 and 2. Loose balls 22 are located in the cylinder 21 which, with the cylinder 21 rotating, comminute or dissolve any solid agglomerates present in the flue gas. This significantly increases the surface area between the solid particles and the flue gas.
Der Rauchgasstrom 3 mit desagglomerierten Feststoffen verlässt nun den Reaktor 5 über einen Kanal 7, der zu einem Gewebefilter 8 führt in dem die Feststoffe aus dem Rauchgas ausgefiltert und einem Schneckenförderer 9 zugeführt werden. Vom Gewebefilter 8 aus gelangt das von Schwefeloxyden befreite und gekühlte Rauchgas über ein Gebläse 10 und einen stromunterhalb davon angeordneten Kamin 11 in die Atmosphäre. The flue gas stream 3 with deagglomerated solids now leaves the reactor 5 via a channel 7, which leads to a fabric filter 8 in which the solids are filtered out of the flue gas and fed to a screw conveyor 9. From the fabric filter 8, the flue gas freed from and cooled by sulfur oxides reaches the atmosphere via a blower 10 and a chimney 11 arranged downstream thereof.
Mittels des Schneckenförderers 9 werden die im Gewebefilter 8 abgeschiedenen Feststoffe entweder mit Hilfe einer Staubabfuhrvorrichtung 20 zu einer in Fig. 1 nicht gezeigten Deponie oder über die Desagglomeriervorrichtung 53 zurück zum Rauchgasstrom 3 geführt. Die abgeschiedenen Feststoffe können aber auch aufgeteilt werden und zum einen Teil der Deponie, zum anderen Teil dem Rauchgasstrom 3 zugeführt werden. Eine solche Aufteilung kann in Abhängigkeit der Menge des evtl. in den Feststoffen enthaltenen, bei der Reaktion mit den Schwefeloxyden nicht beteiligten, alkalischen bzw. erdalkalischen Stoffes 40 optimiert werden. By means of the screw conveyor 9, the solids separated in the fabric filter 8 are guided either to a landfill not shown in FIG. 1 with the aid of a dust removal device 20 or back to the flue gas stream 3 via the deagglomeration device 53. The separated solids can, however, also be divided up and partly fed to the landfill and partly to the flue gas stream 3. Such a division can be optimized depending on the amount of the alkaline or alkaline earth substance 40 which may be present in the solids and which is not involved in the reaction with the sulfur oxides.
Bei Bedarf können Feststoffe auch aus dem Reaktor 5 direkt entfernt und mit Hilfe einer Staubabfuhrvorrichtung 20' zur Deponie gebracht werden. If required, solids can also be removed directly from the reactor 5 and brought to the landfill with the aid of a dust removal device 20 '.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird ein Teil des alkalischen oder erdalkalischen Stoffes 40 mittels einer Düse 44' bereits im Brennraum oder ersten Gaszug 1' des Kessels 1 dem Rauchgasstrom 3 zugeführt, während der Rest über eine Düse 44 direkt im Reaktor 5' eingeführt wird. Zum Verbessern des Kontakts zwischen dem im Reaktor 5' zugeführten Teil des Stoffes 40 und dem Rauchgas ist in der Leitung 17 zwischen dem Austritt des zweiten Gaszuges 1" und dem Reaktor 5' ein erster statischer Mischer 111 angeordnet. Als Wärmeübertragungsflächen sind im Reaktor 5' luftführende Rohre 55 vorgesehen, die schlangertförmig zwischen ausserhalb des Reaktors 5' liegenden Kollektoren 55' verlaufen. Ein Vibrator 12, der im kühlsten Bereich des Reaktors 5' angeordnet ist, schüttelt die Rohre 55, um ihre äussere Oberfläche sauberzuhalten, womit eine gute Wärmeübertragung erhalten bleibt. Ein Gebläse 13 fördert Luft aus der Atmosphäre durch die Rohre 55, in denen sie sich durch Entzug von Wärme aus dem Rauchgas erhitzt. Ein Teil dieser Luft wird über eine Luftleitung 56 in Verteilkästen 57 geführt, von wo aus sie als Verbrennungsluft zusammen mit über Leitungen 14 zugeführtem Brennstoff in den Kessel gelangt. Die übrige erhitzte Luft, die über einer Leitung 58 abströmt, lässt sich beispielsweise für das Heizen von Gebäuden oder in chemischen oder metallurgischen Prozessen verwenden. In the embodiment according to FIG. 3, part of the alkaline or alkaline earth substance 40 is fed to the flue gas stream 3 by means of a nozzle 44 'already in the combustion chamber or first gas flue 1' of the boiler 1, while the rest is introduced directly into the reactor 5 'via a nozzle 44 becomes. In order to improve the contact between the part of the substance 40 supplied in the reactor 5 'and the flue gas, a first static mixer 111 is arranged in the line 17 between the outlet of the second gas flue 1 "and the reactor 5'. The heat transfer surfaces in the reactor 5 ' air-guiding tubes 55 are provided, which run in a serpentine manner between collectors 55 'located outside the reactor 5'. A vibrator 12, which is arranged in the coolest region of the reactor 5 ', shakes the tubes 55 in order to keep their outer surface clean, which gives good heat transfer A fan 13 conveys air from the atmosphere through the pipes 55, in which it heats up due to the removal of heat from the flue gas, and part of this air is conducted via an air line 56 into distribution boxes 57, from where it is used as combustion air Fuel supplied into the boiler via lines 14. The remaining heated air flows through a line g 58 flows out, can be used, for example, for heating buildings or in chemical or metallurgical processes.
Zwischen dem Reaktor 5' und dem Gewebefilter 8 ist eine Düse 48 zum Wasser- und/oder Dampfeinspritzen vorgesehen. Durch genaues Dosieren dieser Einspritzung kann der Feuchtigkeitsgehalt des Rauchgases erhöht werden, ohne dass jedoch die Anlage nass wird. Stromunterhalb der Düse 48 ist ein zweiter statischer Mischer 111' angeordnet. Beide dienen zum Verbessern des Einbindens von restlichen Schwefeloxyden. Dank dieser guten Einbindung werden in der Anlage gemäss Fig. 3 alle Feststoffe mittels der Staubabfuhrvorrichtung 20 direkt zur Deponie befördert. A nozzle 48 for water and / or steam injection is provided between the reactor 5 'and the fabric filter 8. By precisely dosing this injection, the moisture content of the flue gas can be increased without, however, the system becoming wet. A second static mixer 111 'is arranged downstream of the nozzle 48. Both serve to improve the incorporation of residual sulfur oxides. Thanks to this good integration, all solids are transported directly to the landfill by means of the dust removal device 20 in the system according to FIG. 3.
Abweichend von den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es z.B. möglich, je nach den spezifischen Gegebenheiten des jeweiligen Anwendungsfalles mehr oder weniger statische Mischer einzubauen. Auch die Anzahl sowie der Ort der Wasser- bzw. Dampfeinspritzung und der alkalischen bzw. erdalkalischen Stoffzuführung können variiert werden, ausgenommen eine Wasser- oder Dampfeinspritzung im Reaktor 5 bzw. 5'. Deviating from the described exemplary embodiments, it is e.g. possible to install more or less static mixers depending on the specific circumstances of the respective application. The number and the location of the water or steam injection and the alkaline or alkaline-earth material supply can also be varied, with the exception of water or steam injection in the reactor 5 or 5 '.
Anstatt der Zweizugkessel 1 kann die Anlage auch einen Einzugkessel oder sonst eine spezielle Kesselart enthalten. Es kann auch möglich sein, ohne das Gebläse 10 auszukommen oder dieses an einer anderen Stelle als in Fig. 1 und 3 gezeigt, anzuordnen. Die im Gewebefilter 8 abgetrennten Feststoffe können auch im Kessel 1 oder sonst irgendwo dem Rauchgasstrom 3 zugeführt werden. Anstelle des Schneckenförderers 9 können auch andere Fördermittel für die im Gewebefilter abgeschiedenen Feststoffe verwendet werden, z.B. pneumatische Förderer. Instead of the two-pass boiler 1, the system can also contain a single-pass boiler or some other type of boiler. It may also be possible to do without the blower 10 or to arrange it at a different location than shown in FIGS. 1 and 3. The solids separated in the fabric filter 8 can also be supplied to the flue gas stream 3 in the boiler 1 or elsewhere. Instead of the screw conveyor 9, other conveying means for the solids separated in the fabric filter can also be used, e.g. pneumatic conveyors.
Insbesondere kann in der Anlage nach Fig. 3 ein Anordnen einer Desagglomeriervorrichtung im Bereich des Austritts des zweiten Gaszuges 1" vorteilhaft sein. In particular, arranging a deagglomeration device in the region of the outlet of the second gas flue 1 ″ can be advantageous in the system according to FIG. 3.
Anstelle des Vibrators 12 sind beispielsweise auch schlagende oder blasende Vorrichtungen zum Reinigen der Wärmeübertragerflächen geeignet. Instead of the vibrator 12, for example, striking or blowing devices are also suitable for cleaning the heat exchanger surfaces.
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| EP0200588A1 (en) * | 1985-03-25 | 1986-11-05 | Constructions Navales Et Industrielles De La Mediterranee | Process for the purification of fumes from garbage incineration plants |
| EP0250878A1 (en) * | 1986-05-29 | 1988-01-07 | Electric Power Research Institute, Inc | Method for reduction of sulfur products from flue gases by injection of powdered alkali sorbent at intermediate temperatures and apparatus therefor |
-
1988
- 1988-11-10 CH CH417388A patent/CH674716A5/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased | ||
| PL | Patent ceased |