DE102008023534B3

DE102008023534B3 - Anlage und Verfahren zur Konditionierung von Rauchgasen

Info

Publication number: DE102008023534B3
Application number: DE102008023534A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Kreft
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2008-05-14
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2028-05-15

Abstract

Die erfindungsgemäße Anlage zur Konditionierung von Rauchgasen mit einem Wasserverdampfungskühler und einem Entstaubungsfilter zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Wasserverdampfungskühler und dem Entstaubungsfilter ein Wärmetauscher zur Kondensierung des im Rauchgas enthaltenen Wasserdampfs angeordnet ist und ferner Mittel zur Rezirkulation des kondensierten Wassers zum Wasserverdampfungskühler vorgesehen sind. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Konditionierung von Rauchgasen werden die heißen Rauchgase mit Wasser gekühlt und anschließend entstaubt, wobei das mit Wasser gekühlte Rauchgas vor der Entstaubung durch indirekte Abkühlung unter den Wassertaupunkt abgekühlt wird und das kondensierte Wasser für die Kühlung von heißem Rauchgas rezirkuliert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage sowie ein Verfahren zur Konditionierung von Rauchgasen mit einem Wasserverdampfungskühler und einem Entstaubungsfilter.
Bei der Zementherstellung entstehen heiße, staubbeladene Rauchgase, die vor der Entstaubung auf die für den Entstaubungsfilter maximal zulässige Temperatur, von beispielsweise 120°C, heruntergekühlt werden müssen. Für die Kühlung werden häufig Wasserverdampfungskühler eingesetzt, die jedoch in Ländern, wo Wasser knapp und/oder teuer ist, oftmals zu sehr hohen Betriebskosten führen. Dort, wo die Wasseranwendung aus Kostengründen nicht in Frage kommt, werden daher auch Verfahren eingesetzt, die eine direkte oder indirekte Gaskühlung mit Luft vorsehen. Die Kühlung mit Wasser ist jedoch effizienter und wird dort, wo Wasser in ausreichender Menge zur Verfügung steht, bevorzugt.
Die Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die benötigte Wassermenge bei einer Anlage bzw. einem Verfahren zur Konditionierung von Rauchgasen mit einem Wasserverdampfungskühler und einem Entstaubungsfilter deutlich zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Konditionierung von Rauchgasen mit einem Wasserverdampfungskühler und einem Entstaubungsfilter zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Wasserverdampfungskühler und dem Entstaubungsfilter ein Wärmetauscher zur Kondensierung des im Rauchgas enthaltenen Wasserdampfs angeordnet ist und ferner Mittel zur Rezirkulation des kondensierten Wassers zum Wasserverdampfungskühler vorgesehen sind.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Konditionierung von Rauchgasen werden die heißen Rauchgase mit Wasser gekühlt und anschließend entstaubt, wobei das mit Wasser gekühlte Rauchgas vor der Entstaubung durch indirekte Abkühlung unter den Wassertaupunkt abgekühlt wird und das kondensierte Wasser für die Kühlung von heißem Rauchgas rezirkuliert wird.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, die Rauchgaskonditionierung mit Wasser im geschlossenen Kreislauf zu betreiben. Es ist daher unter Umständen lediglich für den Start eine bestimmte Frischwassermenge erforderlich. In vielen Fällen wird die weitere Zufuhr von Frischwasser nur in Ausnahmefällen erforderlich sein, da in vielen Fällen im Rauchgas schon vor der Zuführung zum Wasserverdampfungskühler ein gewisser Wasserdampfanteil aus der Brennstoffverbrennung vorgesehen ist.
Unter diesen Umständen besteht sogar die Möglichkeit, überschüssiges Wasser abzuzweigen und einer anderen, Wasser verbrauchenden Einrichtung, wie beispielsweise für die Wassereinspritzung in Rollenmühlen zur Rohmehlherstellung, zuzuführen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Mittel zur Rezirkulation des kondensierten Wassers einen Wassertanks auf, der mit einem Sumpf und einer Entnahmeöffnung für den im Sumpf abgelagerten Schlamm ausgestattet sein kann.
Weiterhin kann vorgesehen werden, dass von der an den Verdampfungskühler angeschlossenen Rauchgasleitung eine Bypassleitung abzweigt, die in eine den Wärmetauscher mit dem Entstaubungsfilter verbindende Abgasleitung mündet. Meist liegt die maximal zulässige Temperatur des Entstaubungsfilters höher als der Wassertaupunkt. Durch die Bypassleitung ist es nun möglich, die Temperatur des im Verdampfungskühler abgekühlten Abgases wieder bis zur maximal zulässigen Temperatur des Entstaubungsfilters zu erhöhen und dadurch eine unnötig starke Abkühlung zu vermeiden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anlage zur Konditionierung von Rauchgasen.
Die Anlage besteht im Wesentlichen aus einem Wasserverdampfungskühler 1, einem Entstaubungsfilter 2 und einem Wärmetauscher 3.
Dem Wasserverdampfungskühler 1 wird über eine Rauchgasleitung 4 das zu kühlende Rauchgas zugeführt. Über eine Wasserleitung 5 wird dem Wasserverdampfungskühler Wasser als Kühlmedium aufgegeben. Das mit Wasser abgekühlte Rauchgas wird über eine Leitung 6 dem Wärmetauscher 3 zugeführt, in dem eine weitere indirekte Abkühlung der Gase mit Luft bis unter den Wassertaupunkt erfolgt. Der im Rauchgas enthaltene Wasserdampf wird dabei kondensiert und als Kondensat über eine Kondensatleitung 7 in einen Wassertank 8 geleitet.
Das unter den Wassertaupunkt abgekühlte Abgas wird über eine den Wärmetauscher 3 mit dem Entstaubungsfilter 2 verbindende Abgasleitung 9 abgeführt. Weiterhin ist eine Bypassleitung 10 vorgesehen, die von der Rauchgasleitung 4 abzweigt und in die den Wärmetauscher 3 mit dem Entstaubungsfilter 2 verbindende Abgasleitung 9 mündet. Nachdem der Entstaubungsfilter 2 meist eine über dem Wassertaupunkt liegende maximal Temperatur erlaubt, kann das von Wärmetauscher 3 kommende Abgas wieder auf die maximal zulässige Temperatur des Entstaubungsfilter aufgeheizt werden.
Auf diese Weise kann eine unnötig starke Abkühlung vermieden werden. So wird das heiße Rauchgas im Wasserverdampfungskühler beispielsweise auf eine Temperatur zwischen 124 und 170°C abgekühlt. Im nachgeschalteten Wärmetauscher erfolgt eine weitere indirekte Abkühlung der Gase mit Luft bis unter dem Wassertaupunkt. Sofern der Entstaubungsfilter eine maximal Temperatur von beispielsweise 120°C erlaubt, wird die Temperatur des Rauchgases durch Zumischung einer entsprechenden Menge an heißem Rauchgas über die Bypassleitung entsprechend eingestellt.
Das Kondensat des Wärmetauschers wird im Wassertank 8 gesammelt und über eine Pumpe 11 und die Wasserleitung 5 dem Wasserverdampfungskühler 1 zugeführt. Es findet somit eine Rezirkulation des Wassers statt, wobei die Mittel zur Rezirkulation insbesondere durch die Kondensatleitung 7, den Wassertank 8, die Pumpe 11 und die Wasserleitung 5 gebildet werden. Weiterhin ist zweckmäßigerweise ein Anschluss 12 zur Zugabe von Frischwasser vorgesehen, um insbesondere beim Start der Anlage die erforderliche Wassermenge bereitzustellen.
Nachdem das über die Rauchgasleitung 4 dem Wasserverdampfungskühler 1 zugeführte Rauchgas meist schon durch die zuvor erfolgte Brennstoffverbrennung eine gewisse Wasserdampfmenge enthält, reicht das im Wärmetauscher gebildete Kondensat aus, um den Wasserverdampfungskühler über die Wasserleitung 5 mit einer ausreichenden Wassermenge zu versorgen. Unter Umständen ist es sogar möglich, überschüssiges Wasser über eine Pumpe 13 dem Wassertank 8 zu entnehmen und einem anderen Wasserverbraucher zuzuführen.
Der Wassertank 8 ist zweckmäßigerweise mit einem Sumpf ausgeführt, der den im Rauchgas enthaltenen Staub in Schlammform aufnimmt. Über eine Entnahmeöffnung kann der Schlamm 14 von Zeit zur Zeit entnommen werden und beispielsweise in einer Rohmühle zusammen mit Rohmaterial aufgegeben werden.
Bis auf die Erstbefüllung der Anlage kann diese völlig autark arbeiten und erfordert kein zusätzliches Frischwasser. Dies ist insbesondere in Ländern, wo Wasser knapp und/oder teuer ist ein entscheidender Vorteil.

Claims

Anlage zur Konditionierung von Rauchgasen mit einem Wasserverdampfungskühler (1) und einem Entstaubungsfilter (2), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wasserverdampfungskühler (1) und dem Entstaubungsfilter (2) ein Wärmetauscher (3) zur Kondensierung des im Rauchgas enthaltenen Wasserdampfs angeordnet ist und ferner Mittel zur Rezirkulation des kondensierten Wassers zum Wasserverdampfungskühler vorgesehen sind.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Rezirkulation des kondensierten Wassers einen Wassertank (8) aufweisen.
Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassertank (8) einen Sumpf und eine Entnahmeöffnung für den im Sumpf abgelagerten Schlamm aufweist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine an den Wasserverdampfungskühler (1) angeschlossene Rauchgasleitung (4) vorgesehen ist, von der eine Bypassleitung (10) abzweigt, die in eine den Wärmetauscher (3) mit dem Entstaubungsfilter (2) verbindende Abgasleitung (9) mündet.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Rezirkulation des kondensierten Wassers eine Pumpe (11) aufweisen.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Rezirkulation des kondensierten Wassers einen Anschluss (12) zur Zugabe von Frischwasser aufweisen.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Rezirkulation des kondensierten Wassers eine Entnahmeleitung zum Ausschleusen von überschüssigem Wasser aufweisen.
Verfahren zur Konditionierung von Rauchgasen, wobei das heiße Rauchgas mit Wasser gekühlt und anschließend entstaubt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das mit Wasser gekühlte Rauchgas vor der Entstaubung durch indirekte Abkühlung bis unter den Wassertaupunkt abgekühlt wird und das kondensierte Wasser für die Kühlung von heißem Rauchgas rezirkuliert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das heiße Rauchgas auf eine Temperatur zwischen 120 und 170°C mit Wasser abgekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des heißen Rauchgases vor der Kühlung mit Wasser als Bypassgas abgezweigt und dem unter den Wassertaupunkt abgekühlten Rauchgas vor der Entstaubung wieder zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die abgezweigte Menge des Bypassgases so bemessen wird, dass die Temperatur des Rauchgases nach der Zugabe des Bypassgases 120 ± 10°C beträgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein überschüssiger Teil des kondensierten Wassers für andere Verbraucher aus dem Rezirkulationskreislauf ausgeschleust wird.