DE19606414A1

DE19606414A1 - Active sorbent reactor to purify flue gas

Info

Publication number: DE19606414A1
Application number: DE19606414A
Authority: DE
Inventors: Roderich Mettner
Original assignee: Individual
Current assignee: Mettner Roderich 49479 Ibbenbueren De
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 1996-08-29

Abstract

Active sorbent reactor to purify flue gas has an outer reactor wall (1), a flue gas feed channel (6), a packing material suitable for the gas purification, and flue gas inlet (10) and outlet surfaces at the packing. The feed channel (6) has a circular channel tapering in cross-section near the packing.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktivsorbensreaktor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to an active sorbent reactor with the features of the preamble of claim 1.

Derartige Aktivsorbensreaktoren sind aus der Praxis bekannt. Sie dienen in der Rauchgasreinigung zur Abscheidung von Schadstoffen wie SO₂, HCl, HF, Schwermetallen, Dioxinen und Furanen aus Verbrennungsabgasen. In der Praxis werden Adsorber mit einer Füllung aus Aktivkoks eingesetzt, die einen kubusförmigen Schüttkörper enthalten und als Modul in den Rauchgasweg, z. B. hinter eine Müllverbrennungsanlage geschaltet werden. Die bekannten Aktivsorbensreaktoren weisen im allgemeinen sechs Begrenzungsflächen des Schüttkörpers auf, von denen je eine Begrenzungsfläche die Rauchgaseintrittsfläche bzw. die Rauchgasaustrittsfläche bilden. Die vier übrigen Flächen liegen üblicherweise an der Außenwand des Aktivsorbensreaktors an. Zur Verhinderung von Kondensation im Schüttkörper ist eine erhöhte Temperatur des Schüttkörpers erforderlich. Bei den bekannten Konstruktionen ist deshalb im Bereich der Außenwände, an denen der Schüttkörper unmittelbar anliegt, eine erhöhte Wärmedämmung erforderlich. Trotzdem sind die Aufwärmzeiten des Aktivsorbensreaktors herkömmlicher Bauart relativ lang. Außerdem ist das Bauvolumen der herkömmlichen Aktivsorbensreaktoren bei gegebener Rauchgaseintrittsfläche relativ groß. Such active sorbent reactors are known from practice. They are used in the flue gas cleaning for the separation of Pollutants such as SO₂, HCl, HF, heavy metals, dioxins and Furans from combustion gases. In practice, adsorbers with a filling of activated coke, which one contain cubic bulk solids and as a module in the Flue gas path, e.g. B. behind a waste incineration plant be switched. The known active sorbent reactors generally six boundary surfaces of the bulk body, one of which is a boundary surface, the flue gas inlet surface or form the flue gas outlet surface. The four remaining Areas are usually on the outer wall of the Active sorbent reactor. To prevent condensation in the Bulk body is an elevated temperature of the bulk body required. In the known constructions is therefore in Area of the outer walls on which the bulk body immediately increased insulation is required. Still are the warm-up times of the conventional active sorbent reactor relatively long. In addition, the construction volume is conventional Active sorbent reactors for a given flue gas entry area relatively large.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aktivsorbensreaktor zu schaffen, der eine kürzere Aufwärmzeit bei möglichst geringem Bauvolumen benötigt.It is therefore an object of the present invention to To create active sorbent reactor which has a shorter warm-up time required with the smallest possible construction volume.

Diese Aufgabe wird von einem Aktivsorbensreaktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is carried out by an active sorbent reactor Features of claim 1 solved.

Weil bei dem Aktivsorbensreaktor zur Rauchgasreinigung mit einer äußeren Reaktorwand, mit einem Rauchgaszustromkanal, mit einem für die Rauchgasreinigung geeigneten Schüttkörper und mit einer dem Schüttkörper zugeordneten Rauchgaseintrittsfläche sowie mit einer dem Schüttkörper zugeordneten Rauchgasaustrittsfläche der Rauchgaszustromkanal in einen sich im Bereich des Schüttkörpers im Querschnitt verjüngenden Ringkanal übergeht, umgibt das eintretende Rauchgas den Schüttkörper an seiner äußeren Begrenzungsfläche zumindest im Bereich des Rauchgaseintritt, wodurch der Schüttkörper relativ schnell auf Betriebstemperatur aufgeheizt wird. Verluste durch die Außenwände sind im Rauchgaseintrittsbereich nicht zu befürchten.Because with the active sorbent reactor for flue gas cleaning an outer reactor wall, with a flue gas inflow channel, with a bulk material suitable for flue gas cleaning and with a flue gas inlet surface assigned to the bulk body as well as with one assigned to the bulk body Flue gas outlet surface of the flue gas inflow channel in one in the area of the bulk body tapering in cross section Ring channel passes, the incoming flue gas surrounds the Bulk body on its outer boundary surface at least in Area of the flue gas inlet, which makes the bulk body relatively is quickly heated to operating temperature. Losses through the outer walls are not closed in the flue gas inlet area fear.

Wenn die Rauchgaseintrittsfläche im wesentlichen als Mantelfläche eines Kegelstumpfes oder eines Pyramidenstumpfes ausgebildet ist, dessen Spitze in Strömungsrichtung des Rauchgases stromaufwärts angeordnet ist und dessen Grundfläche in Strömungsrichtung des Rauchgases stromabwärts angeordnet ist, kann bei im Querschnitt relativ kompaktem Aktivsorbensreaktor die Rauchgaseintrittsfläche flächenmäßig groß gestaltet werden. Besonders gute Aufheizzeiten ergeben sich, wenn der Schüttkörper von der äußeren Reaktorwand beabstandet ist. Ein Austrag von Staub oder Adsorbentien mit dem gereinigten Abgas (Reingas) kann verhindert werden, wenn stromabwärts der Rauchgasaustrittsfläche eine gasdurchlässige Decke vorgesehen ist. Wenn außerdem stromabwärts der gasdurchlässigen Decke ein Reingasraum vorgesehen ist, so kann in diesem Raum die Gasströmung beruhigt werden, wodurch sich der Anteil mitgenommener Partikel verringern läßt. Der Rauchgasaustrittsfläche wird vorzugsweise wenigstens eine Befüllvorrichtung für den Schüttkörper zugeordnet. Dabei kann die Befüllvorrichtung mehrere Füllstutzen umfassen, die wenigstens teilweise separat ansteuerbar sind. Über die verschiedenen Befüllstutzen, die beispielsweise einen mittigen Füllstutzen und mehrere konzentrisch um den mittleren Füllstutzen herum angeordnete äußere Füllstutzen umfaßt, kann über eine gezielte Ansteuerung der Füllstutzen ein gleichmäßiges Füllprofil erreicht werden. Dabei können beispielsweise die einzelnen Füllstutzen jeweils gleiche Flächenanteile der Rauchgasaustrittsfläche bedecken.If the flue gas entry surface is essentially as Shell surface of a truncated cone or a truncated pyramid is formed, the tip in the flow direction of the Flue gas is arranged upstream and its base arranged downstream in the flow direction of the flue gas is relatively compact in cross section Active sorbent reactor the area of the flue gas inlet be made large. Good heating times result itself when the bulk body from the outer reactor wall is spaced. A discharge of dust or adsorbents with the cleaned exhaust gas (clean gas) can be prevented if a gas permeable surface downstream of the flue gas outlet surface Blanket is provided. If also downstream of the gas-permeable ceiling a clean gas room is provided, so can in this room the gas flow can be calmed down, causing the proportion of entrained particles can be reduced. Of the Flue gas outlet area is preferably at least one Filling device assigned to the bulk body. It can the filling device comprise a plurality of filling spouts which are at least partially controllable separately. About the various filler necks, for example a central one Filling spout and several concentrically around the middle Filling spout arranged around outer filling spouts, can via a targeted control of the filler neck uniform filling profile can be achieved. You can for example, the individual filling spouts are the same Cover areas of the flue gas outlet area.

Eine besonders gute Ausnutzung des Adsorbens kann erreicht werden, wenn ein innerer und ein äußerer Schüttkörper vorgesehen sind, wobei der äußere Schüttkörper in Strömungsrichtung vor dem inneren Schüttkörper angeordnet ist. Der innere Schüttkörper kann dabei als Kegel ausgeführt sein, den der äußere Schüttkörper in Gestalt eines Kegelmantels im Bereich der Raucheintrittsfläche umschließt. Das zu reinigende Rauchgas durchtritt dann zunächst den äußeren Schüttkörper, woraufhin es in den inneren Schüttkörper eintritt und dort über die Rauchgasaustrittsfläche den Schüttkörper wieder verläßt. Der äußere Schüttkörper kann beispielsweise etwa 10 bis 30% der gesamten durchströmten Dicke des Schüttkörpers ausmachen. Wenn der äußere Schüttkörper beispielsweise durch erhöhten Staubeintrag soweit beladen ist, daß ein signifikanter Druckabfall am äußeren Schüttkörper eintritt, kann der äußere Schüttkörper gewechselt werden, während der innere Schüttkörper noch funktionsfähig ist. Dazu ist es vorteilhaft, wenn der innere und der äußere Schüttkörper unabhängig voneinander beladbar und entladbar sind. Wenn zur Entladung des Schüttkörpers in der Spitze eine mit einer Verschlußeinrichtung versehene Austragöffnung vorgesehen ist, dann kann der Schüttkörper in der Betriebsstellung des Aktivsorbensreaktors entladen und wieder beladen werden. Es ist insbesondere möglich, den Aktivsorbensreaktor zur Entladung und Neubefüllung in seiner Montageposition zu belassen. Eine zuverlässige Verschlußeinrichtung ergibt sich, wenn diese eine kegelförmige Verschlußkappe aufweist, deren Spitze stromabwärts ausgerichtet ist. Im Bereich der Verschlußkappe wird eine gute Durchströmung des Schüttkörpers erreicht, wenn auch die Verschlußkappe gasdurchlässig gestaltet ist.Particularly good utilization of the adsorbent can be achieved be when an inner and an outer bulk are provided, the outer bulk body in Flow direction is arranged in front of the inner bulk body. The inner bulk body can be designed as a cone, which the outer bulk body in the form of a cone shell in Area of the smoke entry surface. The thing to be cleaned Flue gas then first passes through the outer bulk body, whereupon it enters the inner bulk and over there the flue gas outlet surface leaves the bulk body again. The outer bulk body can for example be about 10 to 30% make up the entire flowed through thickness of the bulk body. If the outer bulk body is raised, for example Dust entry is so far loaded that a significant Pressure drop on the outer bulk body occurs, the outer Bulk can be changed while the inner bulk is still functional. It is advantageous if the inner and outer bulk solids independently are loadable and unloadable. If to discharge the Bulk body in the top one with a closure device provided discharge opening is provided, then the Bulk in the operating position of the active sorbent reactor unloaded and loaded again. It is special possible, the active sorbent reactor for unloading and refilling to leave it in its mounting position. A reliable one Closure device results if this is a conical Has cap, the tip aligned downstream is. There is a good flow in the area of the cap of the bulk body is reached, even if the cap is gas permeable.

Im Bereich der Rauchgasaustrittsfläche kann mittig ein fester Kernkörper vorgesehen sein. Dieser Kernkörper verengt den freien Querschnitt des Schüttkörpers im Bereich der Rauchgasaustrittsfläche, so daß eine gleichmäßige Durchströmung des Schüttkörpers und damit ein gleichmäßiges Beladungsprofil des eingesetzten Adsorbens erreicht wird. Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn der Kernkörper in Gestalt eines Doppelkegels mit je einer Spitze in Strömungsrichtung und entgegen der Strömungsrichtung ausgeführt ist.In the area of the flue gas outlet surface there can be a solid one in the middle Core body may be provided. This core body narrows the free cross section of the bulk body in the area of Flue gas outlet area, so that a uniform flow of the bulk body and thus a uniform loading profile of the adsorbent used is reached. Here is special advantageous if the core body in the form of a double cone with a tip in the direction of flow and against the Flow direction is executed.

Als Schüttkörper werden vorteilhaft Adsorbentien wie Aktivkoks, Klärschlamm in Form von Granulat oder Pellets oder ähnliche Adsorbentien eingesetzt. Es ist beispielsweise denkbar, daß bei einer Verbrennungsanlage oder einem Kraftwerk mit Festbrennstoff der vorgesehene Brennstoff zunächst als Adsorbens eingesetzt wird und danach in der gleichen Anlage verbrannt wird.Adsorbents such as activated coke, Sewage sludge in the form of granules or pellets or the like Adsorbents used. It is conceivable, for example, that an incinerator or a power plant Solid fuel the intended fuel initially as Adsorbent is used and then in the same plant is burned.

Der Schüttkörper kann auch zumindest zum Teil katalytisch wirksame Substanzen enthalten. So kann eine Endreinigung des Rauchgases beispielsweise durch Oxidation von Kohlenmonoxid, durch Reduktion von NO_x oder durch sonstige katalytische Abgasreinigungsverfahren erreicht werden. Wenn der Schüttkörper im Betrieb so angeordnet ist, daß die Strömungsrichtung von unten nach oben verläuft, dann kann der Schüttkörper in Richtung der Schwerkraft entladen werden, so daß sich ein Gegenstrombetrieb ergibt, bei dem jeweils der am stärksten beladene Teil des Schüttkörpers mit dem noch unbehandelten Rauchgas in Kontakt kommt und der Schüttkörper in seinem noch unbelasteten Bereich nahe der Rauchgasaustrittsfläche, wo er am reinigungsaktivsten ist, das nur noch gering kontaminierte Rauchgas kontaktiert.The bulk body can also at least partially contain catalytically active substances. Final cleaning of the flue gas can be achieved, for example, by oxidation of carbon monoxide, by reduction of NO _x or by other catalytic exhaust gas purification processes. If the bulk body is arranged in operation so that the direction of flow runs from bottom to top, then the bulk body can be discharged in the direction of gravity, so that countercurrent operation results, in which the most heavily loaded part of the bulk body with the still untreated Flue gas comes into contact and the bulk body in its still unloaded area near the flue gas outlet area, where it is most active for cleaning, which only contacts the slightly contaminated flue gas.

Schließlich können dem Aktivsorbensreakor bei dem Rauchgaseintritt und Rauchgasaustritt Verschlußvorrichtungen zugeordnet sein, die den Reaktor sowohl im frisch befüllten als auch im beladenen Zustand vom Rauchgaskanal abkoppelbar machen. Der Reaktor kann dann verfahren und separat vom Rauchgaskanal geleert, gewartet und neu befüllt werden.Finally, the active sorbent cracker can Flue gas inlet and flue gas outlet locking devices be assigned to the reactor both in the freshly filled as Make it uncouplable from the flue gas duct even when loaded. The reactor can then move and separate from the flue gas duct be emptied, maintained and refilled.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Aktivsorbensreaktors dargestellt.In the drawing, two embodiments are one shown active sorbent reactor.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen Aktivsorbensreaktor, der mittels Verschlußeinrichtungen vom Rauchgaskanal abkoppelbar ist; sowie FIG. 1 is an active sorbent reactor which can be uncoupled by means of closure means from the flue gas channel; such as

Fig. 2 einen Aktivsorbensreaktor, der im Betrieb fest installiert ist und stationär entladen und befüllt werden kann. Fig. 2 shows an active sorbent reactor, which is permanently installed during operation and can be discharged and filled in a stationary manner.

In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Aktivsorbensreaktor als verfahrbare Einheit dargestellt. Der Aktivsorbensreaktor umfaßt einen äußeren Reaktormantel 1, der sich in ein unteres Segment 2 mit zylindrischer Gestalt, ein mittleres Segment 3 mit kegelstumpfförmiger Gestalt sowie ein oberes Segment 4, wiederum mit zylindrischer Gestalt, gliedert. Dabei weist der untere Abschnitt 2 einen Durchmesser auf, der der kleineren Stirnfläche des von dem mittleren Abschnitt 3 gebildeten Kegelstumpfes entspricht, während der obere Abschnitt 4 des Reaktormantels 1 im Durchmesser der größeren Grundfläche des kegelstumpfförmigen Abschnittes 3 angepaßt ist. Die äußere Reaktorwandung 1 steht auf mehreren Stützen 5, von denen nur eine vollständig dargestellt ist. In der Fig. 1 unten, also im Bereich des unteren Abschnittes 2 der Reaktorwandung 1 befindet sich der Zustromkanal 6 des Rauchgases, dessen Strömungsrichtung mit Pfeilen A, B und C angedeutet ist. Im oberen Bereich des Aktivsorbensreaktors an den oberen Abschnitt 4 des Reaktormantels 1 anschließend ist ein Anschlußflansch 7 für den Reingaskanal des austretenden, gereinigten Gases vorgesehen. Im Inneren des kegelstumpfförmigen mittleren Abschnittes 3 ist konzentrisch zu dem Abschnitt 3 ein kegelförmiger gasdurchlässiger Einsatz 10 vorgesehen, dessen Trichteröffnungswinkel geringförmig stumpfer ist als der Trichteröffnungswinkel des Reaktormantels 1. Der Einsatz 10 ist an seiner Oberseite im Bereich des Überganges vom mittleren Abschnitt 3 in den oberen Abschnitt 4 des Reaktormantels 1 durch einen umlaufenden Befestigungsring 11 festgelegt und im übrigen durch einige zwischen dem Einsatz 10 und dem Abschnitt 3 vorgesehene Streben 12 abgestützt. Weitere Stützen 13 sind am unteren Ende des Einsatzes 10 vorgesehen und stützen den Einsatz 10 gegen den Übergangsbereich zwischen dem unteren Abschnitt 2 und dem mittleren Abschnitt 3 des Reaktormantels 1 ab. Die unten liegende Spitze des Einsatzes 10 weist eine kreisförmige Öffnung auf, die durch einen Siebkegelverschluß 15 verschlossen werden kann. Dem Siebkegelverschluß 15 ist eine pneumatische Antriebseinheit 16 zugeordnet, die den Siebkegelverschluß 15 in vertikaler Richtung der Fig. 1 anheben und absenken kann. Im abgesenkten Zustand ist die Öffnung des Einsatzes 10 geöffnet, im angehobenen Zustand ist sie verschlossen.In FIG. 1, an inventive active sorbent reactor is shown as a movable unit. The active sorbent reactor comprises an outer reactor jacket 1 , which is divided into a lower segment 2 with a cylindrical shape, a middle segment 3 with a frustoconical shape and an upper segment 4 , again with a cylindrical shape. The lower section 2 has a diameter which corresponds to the smaller end face of the truncated cone formed by the central section 3 , while the upper section 4 of the reactor jacket 1 is adapted in diameter to the larger base area of the truncated cone-shaped section 3 . The outer reactor wall 1 stands on several supports 5 , only one of which is shown in full. In FIG. 1 below, that is to say in the region of the lower section 2 of the reactor wall 1, there is the inflow channel 6 of the flue gas, the direction of flow of which is indicated by arrows A, B and C. In the upper area of the active sorbent reactor to the upper section 4 of the reactor jacket 1 , a connecting flange 7 is provided for the clean gas channel of the emerging, cleaned gas. In the interior of the frustoconical central section 3 , a conical gas-permeable insert 10 is provided concentrically with section 3 , the funnel opening angle of which is slightly blunt than the funnel opening angle of the reactor jacket 1 . The insert 10 is fixed on its upper side in the area of the transition from the middle section 3 to the upper section 4 of the reactor jacket 1 by a circumferential fastening ring 11 and is otherwise supported by some struts 12 provided between the insert 10 and the section 3 . Further supports 13 are provided at the lower end of the insert 10 and support the insert 10 against the transition region between the lower section 2 and the middle section 3 of the reactor jacket 1 . The bottom tip of the insert 10 has a circular opening which can be closed by a sieve cone closure 15 . The Siebkegelverschluß 15 is associated with a pneumatic drive unit 16, which can raise the Siebkegelverschluß 15 in the vertical direction of Fig. 1 and lower. In the lowered state, the opening of the insert 10 is open, in the raised state it is closed.

Der obere Abschnitt 4 des Reaktormantels 1 trägt an seiner Oberseite eine kreisrunde, gasdurchlässige Sicherheitsdecke 17, die den Reaktormantel nach oben verschließt.The upper section 4 of the reactor jacket 1 carries on its upper side a circular, gas-permeable safety cover 17 which closes the reactor jacket at the top.

Der Siebkegelverschluß 15, der mittlere Abschnitt 4 und die Sicherheitsdecke 17 begrenzen zwischen sich einen Schüttraum 20, der in etwa die Gestalt eines auf der Spitze stehenden Kegels mit oben angesetztem zylindrischem Abschnitt aufweist. Der Schüttraum 20 ist mit einem zentrisch angeordneten Kernkörper 21 versehen, der die Gestalt eines Doppelkegels aufweist und etwa in den oberen 2 Dritteln des Einsatzes 10 und der unteren Hälfte des oberen Abschnitts 4 den freien Querschnitt des Schüttraums 20 mittig verengt. Oberhalb des Schüttraums sind mehrere Füllstutzen 22 angeordnet, von denen lediglich 3 dargestellt sind. Die Füllstutzen 22 sind so angeordnet, daß sich um einen mittigen, mit dem Kernkörper 20 koaxialen Füllstutzen mehrere radial von der Mitte beabstandete Füllstutzen gruppieren, die jeweils etwa die gleiche Oberfläche des Schüttraums 20 bei der Befüllung erreichen können. Die Füllstutzen 22 sind von Schiebern 23 verschließbar. Unterhalb der pneumatischen Antriebseinheit 16 sind zum Verschließen des Rauchgaskanals 6 ein dem Aktivsorbensreaktor zugeordneter Schieber 25 und ein dem Rohgaskanal zugeordneter Schieber 27 vorgesehen, die die beiden Baugruppen separat voneinander verschließen können. Zwischen den beiden Schiebern 26 und 27 ist eine Pneumatische Verschlußeinheit zum gasdichten Anschließen des Aktivsorbensreaktors an den Rohgaskanal 6 vorgesehen.The sieve cone closure 15 , the middle section 4 and the safety cover 17 delimit between them a bulk space 20 which has approximately the shape of a cone standing on the top with a cylindrical section attached at the top. The bulk space 20 is provided with a centrally arranged core body 21 , which has the shape of a double cone and narrows the free cross section of the bulk space 20 in the middle in the upper 2 thirds of the insert 10 and the lower half of the upper section 4 . A plurality of filler necks 22 are arranged above the bulk space, of which only 3 are shown. The filler necks 22 are arranged such that a plurality of filler necks spaced radially from the center are grouped around a central filler neck coaxial with the core body 20 , each of which can reach approximately the same surface of the bulk space 20 during filling. The filler neck 22 can be closed by slides 23 . Provided below the pneumatic drive unit 16 for closing the flue gas channel 6 are a slide 25 assigned to the active sorbent reactor and a slide 27 assigned to the raw gas channel, which can close the two assemblies separately from one another. A pneumatic closure unit for gas-tight connection of the active sorbent reactor to the raw gas channel 6 is provided between the two slides 26 and 27 .

Im Betrieb ist der Aktivsorbensreaktor in seinem Schüttraum 20 mit einem Adsorbens wie beispielsweise Aktivkoks gefüllt. Durch den Rohgaskanal 6 strömt in Richtung des Pfeils A das zu reinigende Rohgas durch die geöffneten Schieber 26, 27 in den unteren Abschnitt 2 des Reaktormantels und von dort in den mittleren Abschnitt 3 des Reaktormantels. Dort tritt das zu reinigende Rohgas in den Ringspalt zwischen dem mittleren Abschnitt 3 des Reaktormantels und dem Einsatz 10 ein, der gasdurchlässig ist. In der durch den Pfeil B angedeuteten Richtung tritt sodann das Rohgas in das Adsorbens ein. Auf seinem Weg durch das Adsorbens werden dem Rohgas die darin enthaltenen Schadstoffe in der vorgesehenen Weise entzogen. Das so erhaltene Reingas tritt durch die Sicherheitsdecke 17 aus dem Schüttraum 20 und damit aus dem Adsorbens aus und verläßt den Aktivsorbensreaktor durch den Reingaskanal in Richtung des Pfeils C.In operation, the active sorbent reactor in its bulk space 20 is filled with an adsorbent such as active coke. Through the raw gas channel 6 , the raw gas to be cleaned flows in the direction of arrow A through the opened slide valves 26 , 27 into the lower section 2 of the reactor jacket and from there into the middle section 3 of the reactor jacket. There, the raw gas to be cleaned enters the annular gap between the middle section 3 of the reactor jacket and the insert 10 , which is gas-permeable. The raw gas then enters the adsorbent in the direction indicated by arrow B. On its way through the adsorbent, the pollutants it contains are extracted from the raw gas in the intended manner. The clean gas thus obtained exits through the safety blanket 17 from the bulk space 20 and thus from the adsorbent and leaves the active sorbent reactor through the clean gas channel in the direction of arrow C.

Im Bereich des Rauchgaseintritts wird auch der Siebkegelverschluß 15 durchströmt, um sogenannte Totwasserzonen, d. h. strömungsarme Bereiche innerhalb des Adsorbens zu vermeiden. Problematisch bei Aktivsorbensreaktoren ist im allgemeinen der Anfahrbetrieb des Reaktors, bei dem das Adsorbens kalt ist. Es ist angestrebt, möglichst bald die Betriebstemperatur des Adsorbens zu erreichen, bei der keine Kondensation innerhalb des Schüttraumes 20 eintritt, die zum Schadstoffdurchbruch innerhalb des Aktivsorbensreaktors führen kann. Ein schnelles Erreichen der Betriebstemperatur wird dadurch gewährleistet, daß zum einen die Durchströmung des Schüttraumes infolge des sich verjüngenden Ringspaltes zwischen dem mittleren Abschnitt 3 des Reaktormantels 1 und dem Einsatz 10 sowie zum anderen durch den Kernkörper 21, der eine Querschnittsverengung innerhalb des Schüttraumes 20 bewirkt, sehr gleichmäßig ist. Weil außerdem im Bereich des mittleren Abschnitts 3 der Schüttraum nicht an die Reaktorwandung angrenzt, werden in diesem Bereich Wärmeverluste vermieden.In the area of the flue gas inlet, the sieve cone closure 15 is also flowed through in order to avoid so-called dead water zones, ie areas with little flow within the adsorbent. The problem with active sorbent reactors is generally the start-up of the reactor in which the adsorbent is cold. The aim is to reach the operating temperature of the adsorbent as soon as possible, at which no condensation occurs within the bulk space 20 , which can lead to a breakthrough of pollutants within the active sorbent reactor. A rapid reaching of the operating temperature is ensured in that, on the one hand, the flow through the bulk space as a result of the tapering annular gap between the central section 3 of the reactor jacket 1 and the insert 10 and, on the other hand, through the core body 21 , which causes a cross-sectional constriction within the bulk space 20 , is very even. In addition, because the bulk space does not adjoin the reactor wall in the area of the middle section 3 , heat losses are avoided in this area.

Wenn das Adsorbens im zulässigen Maße mit den Schadstoffen beladen ist, werden die Schieber 26 und 27 geschlossen, die pneumatische Verschlußeinheit 30 wird geöffnet und der Aktivsorbensreaktor so vom Rohgaskanal 6 getrennt. Nun kann der gesamte Aktivsorbensreaktor beispielsweise mittels eines Kranes verfahren werden und in einen Sammelcontainer entleert werden, indem der Schieber 26 geöffnet und durch die Pneumatische Antriebseinheit 16 der Siebkegelverschluß 15 abgesenkt wird. Das schadstoffbeladene Adsorbens wird dann in den Sammelcontainer entleert, der Siebkegelverschluß 15 wird ebenso wie der Schieber 26 wieder geschlossen. Daraufhin wird durch die Füllstutzen 22 bei geöffneten Schiebern 23 frisches Adsorbens in den Aktivsorbensreaktor eingebracht. Je nach Beladungsprofil ist es auch möglich, den Schüttraum 20 nur teilweise zu entleeren und nur im oberen Bereich des Schüttraumes frisches Adsorbens nachzufüllen. Nach der Neubefüllung kann der Aktivsorbensreaktor wieder in seine ursprüngliche Position gebracht werden, in der er auf den Rohgaskanal 6 aufgesetzt und mittels der pneumatischen Verschlußeinrichtung 30 an diesen gasdicht angekoppelt werden kann.When the adsorbent is loaded to the permissible extent with the pollutants, the slides 26 and 27 are closed, the pneumatic closure unit 30 is opened and the active sorbent reactor is thus separated from the raw gas channel 6 . The entire active sorbent reactor can now be moved, for example by means of a crane, and emptied into a collecting container by opening the slide 26 and lowering the sieve cone closure 15 by the pneumatic drive unit 16 . The pollutant-laden adsorbent is then emptied into the collecting container, the sieve cone closure 15 and the slide 26 are closed again. Thereupon, fresh adsorbent is introduced into the active sorbent reactor through the filler neck 22 with the slides 23 open. Depending on the loading profile, it is also possible to only partially empty the bulk space 20 and to refill fresh adsorbent only in the upper region of the bulk space. After refilling, the active sorbent reactor can be brought back into its original position, in which it can be placed on the raw gas channel 6 and connected to it in a gas-tight manner by means of the pneumatic closure device 30 .

Der Aktivsorbensreaktor ist dann wieder betriebsbereit und kann vom zu reinigenden Rohgas durchströmt werden, sobald die Schieber 26, 27 geöffnet sind.The active sorbent reactor is then ready for operation again and the raw gas to be cleaned can flow through it as soon as the slides 26 , 27 are open.

Typische Abmessungen des Wechselreaktors sind eine Höhe von etwa 1 m zwischen dem Rohgaskanal 6 und dem oberen Ende des unteren Abschnitts 2 etwa 2 m beträgt die Höhe des mittleren Abschnitts 3 des Reaktormantels 1; der obere Abschnitt 4 bis zu den Schiebern 23 der Füllstutzen 22 ist ebenfalls etwa 1 m hoch. Der Durchmesser im Bereich des unteren Abschnitts 2 beträgt rund 55 cm, während der Durchmesser des oberen Abschnitts 4 etwa 1,6 m beträgt. Die Gesamthöhe des Aktivsorbensreaktors gemäß Fig. 1 beträgt dann rund 4 m. Bei einem Rauchgasvolumenstrom von 1.000 m³/h ergibt sich eine Eintrittsgeschwindigkeit von etwa 0,2 m/s, eine mittlere Aufenthaltszeit des Gases im Schüttraum von etwa 6 s und ein Koksverbrauch von rund 1 kg/h, was bei einem Füllgewicht von rund 950 kg eine Standzeit von etwa 40 Tagen pro Füllung bedeutet. Diese Zahlen ergeben sich bei einem typischen Staubgehalt von 30 mg/m³ Rauchgas, einem SO₂-Gehalt von 70 mg/m³ Rauchgas und einem HCl-Gehalt von 25 mg/m³. Diese Größen sind ebenso wie die geometrischen Abmessungen lediglich typische Werte, die zur Veranschaulichung der Dimensionen dienen sollen.Typical dimensions of the exchangeable reactor are a height of approximately 1 m between the raw gas channel 6 and the upper end of the lower section 2 , and the height of the middle section 3 of the reactor jacket 1 is approximately 2 m; the upper section 4 to the slides 23 of the filler neck 22 is also about 1 m high. The diameter in the area of the lower section 2 is approximately 55 cm, while the diameter of the upper section 4 is approximately 1.6 m. The total height of the active sorbent reactor according to FIG. 1 is then around 4 m. With a flue gas volume flow of 1,000 m³ / h there is an entry speed of about 0.2 m / s, an average time of stay of the gas in the bulk room of about 6 s and a coke consumption of around 1 kg / h, with a filling weight of around 950 kg a service life of about 40 days per filling means. These figures are based on a typical dust content of 30 mg / m³ flue gas, an SO₂ content of 70 mg / m³ flue gas and an HCl content of 25 mg / m³. Like the geometric dimensions, these sizes are only typical values that are intended to illustrate the dimensions.

In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aktivsorbensreaktors dargestellt. Die mit dem Aktivsorbensreaktor gemäß Fig. 1 im wesentlichen funktionsgleichen Elemente tragen die gleichen Bezugsziffern. Es handelt sich bei dem Aktivsorbensreaktor gemäß Fig. 2 jedoch im Gegensatz zu dem verfahrbaren Aktivsorbensreaktor gemäß Fig. 1 um eine fest zu installierende Baugruppe.In FIG. 2, another embodiment is shown of an active sorbent reactor of the invention. The elements having essentially the same function with the active sorbent reactor according to FIG. 1 have the same reference numbers. The active sorbent reactor according to FIG. 2, however, in contrast to the movable active sorbent reactor according to FIG. 1, is a permanently installed assembly.

Innerhalb des konischen, mittleren Abschnitts 3 der Reaktorwandung 1 ist ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ein kegelförmiger Einsatz 10 in Gestalt eines gasdurchlässigen Siebgitters, Lochblechs oder dergleichen vorgesehen. Konzentrisch und in seiner Wandung im wesentlichen parallel zu dem Einsatz 10 ist jedoch ein zweiter Einsatz 40 von ähnlicher Gestalt und kleineren Abmessungen wie der Einsatz 10 vorgesehen. Zwischen den Einsätzen 10 und 40 ergibt sich so ein Ringraum 41 von gleichmäßiger Dicke und sich nach oben vergrößerndem Durchmesser. Der Ringraum 41 umgibt einen inneren, kegelförmigen Schüttraum 42, die zusammen mit dem oberen, innerhalb des oberen Abschnitts 4 und unterhalb der Sicherheitsdecke 17 befindlichen Schüttraum den gesamten Schüttraum 20 des Aktivsorbensreaktors ergeben. Dabei ist der innere Einsatz 40 von Streben 43 und einer Zentriereinrichtung 44 zentrisch innerhalb des äußeren Einsatzes 10 gehalten. A conical insert 10 in the form of a gas-permeable screen grille, perforated plate or the like is provided within the conical, central section 3 of the reactor wall 1 , as in the exemplary embodiment according to FIG. 1. Concentrically and in its wall essentially parallel to the insert 10 , however, a second insert 40 of similar shape and smaller dimensions than the insert 10 is provided. Between the inserts 10 and 40 , there is an annular space 41 of uniform thickness and increasing diameter. The annular space 41 surrounding an inner, cone-shaped pouring space 42, which together with the upper, located within the upper portion 4 and below the safety cover 17 cubic total bulk space 20 of the active sorbent reactor. The inner insert 40 of struts 43 and a centering device 44 is held centrally within the outer insert 10 .

Im unteren Bereich schließt an den inneren Einsatz 40 ein Austragkanal 46 an, während an den unteren Bereich des äußeren Einsatzes 10 ein zweiter Austragkanal 47 angeschlossen ist.In the lower region, a discharge duct 46 is connected to the inner insert 40 , while a second discharge duct 47 is connected to the lower region of the outer insert 10 .

Im Betrieb wird der Aktivsorbensreaktor zunächst mit frischem Adsorbens gefüllt, durch das dann das zu reinigende Rauchgas in Richtung der Pfeile A und B eintreten kann. Nach der Reinigung tritt das Rauchgas durch die gasdurchlässige Sicherheitsdecke 17 in den Reingaskanal ein und verläßt in Richtung des Pfeiles C den Aktivsorbensreaktor.In operation, the active sorbent reactor is first filled with fresh adsorbent, through which the flue gas to be cleaned can then enter in the direction of arrows A and B. After cleaning, the flue gas enters the clean gas duct through the gas-permeable safety cover 17 and leaves the active sorbent reactor in the direction of arrow C.

Dabei durchströmt das Rauchgas zunächst das Aktivsorbens in dem Ringraum 41 zwischen dem äußeren Einsatz 10 und dem inneren Einsatz 40. Ein Großteil der zu entfernenden Schadstoffe, insbesondere der im Rauchgas enthaltene Staub, wird in den ersten Zentimetern des frischen Adsorbens dem Rauchgas entzogen, so daß sich in dem Ringraum 41 die intensivste Beladung des Adsorbens mit Schadstoffen einstellt. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aktivsorbensreaktors kann die in dem äußeren Ringraum 41 befindliche Adsorbensschicht durch den Austragkanal 47 gezielt abgezogen werden und durch frisches Adsorbens ersetzt werden, ohne daß das im Mittel weniger belastete Adsorbens innerhalb des inneren Einsatzes 40 und im oberen Bereich des Schüttraumes 20 ersetzt werden muß. Das Beladungsprofil und damit die Ausnutzung des eingesetzten Adsorbens kann durch diese Vorrichtung deutlich verbessert werden. Erst wenn auch das Adsorbens innerhalb des inneren Einsatzes 40 bis zur zulässigen Grenze mit Schadstoffen belastet ist, kann das gesamte Adsorbens durch die beiden Austragkanäle 46 und 47 entfernt werden und der Reaktor durch die Füllstutzen 22 gezielt gleichmäßig mit frischem Adsorbens befüllt werden. Durch eine gezielte Ansteuerung der verschiedenen Füllstutzen 22 ist eine gleichmäßige Schüttung innerhalb des Schüttraumes zu erreichen.The flue gas first flows through the active sorbent in the annular space 41 between the outer insert 10 and the inner insert 40 . A large part of the pollutants to be removed, in particular the dust contained in the flue gas, is extracted from the flue gas in the first centimeters of the fresh adsorbent, so that the most intensive loading of the adsorbent with pollutants occurs in the annular space 41 . In this embodiment of the active sorbent reactor according to the invention, the adsorbent layer located in the outer annular space 41 can be systematically drawn off through the discharge channel 47 and replaced by fresh adsorbent without the adsorbent, which on average is less loaded, being replaced within the inner insert 40 and in the upper region of the bulk space 20 must become. The loading profile and thus the utilization of the adsorbent used can be significantly improved by this device. Only when the adsorbent within the inner insert 40 is contaminated with pollutants up to the permissible limit can the entire adsorbent be removed through the two discharge channels 46 and 47 and the reactor can be specifically filled with fresh adsorbent through the filler neck 22 . A targeted control of the various filler necks 22 enables a uniform filling within the bulk space to be achieved.

Wenn durch den Austragkanal 47 gezielt das Adsorbens aus dem Ringraum 41 abgezogen worden ist, kann durch eine Ansteuerung der äußeren Füllstutzen das im äußeren Bereich abgezogene Adsorbens ersetzt werden, ohne daß im Kernbereich des Schüttraums 20 eine Überfüllung eintritt. Schutz vor Überfüllung bietet zudem die Sicherheitsdecke 17.If the adsorbent has been drawn off from the annular space 41 through the discharge channel 47, the adsorbent drawn off in the outer area can be replaced by controlling the outer filler neck without overfilling occurring in the core area of the bulk space 20 . Protection against overfilling is also provided by the safety blanket 17 .

Die Dimensionierung des Aktivsorbensreaktors gemäß Fig. 2 kann ebenso wie die Dimensionierung des Aktivsorbensreaktors gemäß Fig. 1 an die Bedürfnisse angepaßt werden, wobei der fest installierte Aktivsorbensreaktor gemäß Fig. 2 auch in größeren Dimensionen gebaut werden kann. Der wesentliche Vorteil gegenüber den herkömmlichen Aktivsorbensreaktoren zeigt sich in der kegelstumpfförmigen Rauchgaseintrittsfläche des Einsatzes 10 bei beiden Ausführungsbeispielen, die eine Rauchgaseintrittsfläche von etwa der 8-fachen horizontalen Querschnittsfläche des Reaktors ergibt, während bei den herkömmlichen kubischen Aktivsorbensreaktoren die Rauchgaseintrittsfläche im wesentlichen gleich der Querschnittsfläche des Reaktors ist, was bei vergleichbaren Rauchgaseintrittsflächen zu erheblich größeren Bauvolumina der herkömmlichen Reaktoren führt. Die wesentlichen Vorteile gegenüber den herkömmlichen Reaktoren sind somit kompakte Abmessungen, gezielte Steuerung des Schadstoffbeladungsprofils innerhalb des Schüttraums und eine gleichmäßige Durchströmung bei schneller Erreichung der Betriebstemperatur im Anfahrbetrieb.The dimensioning of the active sorbent reactor according to FIG. 2, like the dimensioning of the active sorbent reactor according to FIG. 1, can be adapted to the needs, the permanently installed active sorbent reactor according to FIG. 2 also being able to be built in larger dimensions. The main advantage over the conventional active sorbent reactors can be seen in the frustoconical flue gas inlet area of the insert 10 in both exemplary embodiments, which gives a flue gas inlet area of approximately 8 times the horizontal cross-sectional area of the reactor, while in the conventional cubic active sorbent reactors the flue gas inlet area is substantially equal to the cross-sectional area of the reactor is what leads to significantly larger construction volumes of the conventional reactors with comparable flue gas inlet areas. The main advantages compared to conventional reactors are thus compact dimensions, targeted control of the pollutant loading profile within the bulk space and a uniform flow when the operating temperature is quickly reached during start-up.

Claims

1. Active sorbent reactor for flue gas cleaning, with an outer reactor wall ( 1 ), with a flue gas inflow channel ( 6 ), with a bulk body suitable for flue gas cleaning and with a flue gas inlet surface ( 10 ) assigned to the bulk body and with a flue gas outlet surface assigned to the bulk body, characterized in that the flue gas inflow channel ( 6 ) has an annular channel which tapers in cross section in the region of the bulk body.

2. Active sorbent reactor according to claim 1, characterized in that the flue gas inlet surface ( 10 ) is substantially formed as a lateral surface of a truncated cone or a truncated pyramid, the tip of which is arranged upstream in the direction of flow (B) of the flue gas and the base surface in the direction of flow (B) of the flue gas is arranged downstream.

3. Active sorbent reactor according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the bulk body of the outer reactor wall is spaced.

4. Active sorbent reactor according to one of the preceding claims, characterized in that a gas-permeable cover ( 17 ) is provided downstream of the flue gas outlet surface.

5. active sorbent reactor according to claim 4, characterized in that a clean gas space is provided downstream of the gas-permeable ceiling ( 17 ).

6. Active sorbent reactor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one filling device ( 22 , 23 ) for the bulk body are assigned to the flue gas outlet surface.

7. active sorbent reactor according to any one of the preceding claims, characterized in that the filling device ( 22 , 23 ) comprises a plurality of filling spouts ( 22 ) which can at least partially be controlled separately.

8. Active sorbent reactor according to one of the preceding claims, characterized in that an inner ( 42 ) and an outer bulk body ( 41 ) are provided, the outer bulk body ( 41 ) being arranged in the flow direction in front of the inner bulk body ( 42 ).

9. active sorbent reactor according to claim 8, characterized in that the inner ( 42 ) and the outer bulk body ( 41 ) are independently loadable and unloadable.

10. Active sorbent reactor according to one of the preceding claims, characterized in that a discharge opening provided with a closure device ( 15 , 16 ) is provided for discharging the bulk body in the tip.

11. active sorbent reactor according to claim 10, characterized in that the closure device ( 15 , 16 ) has a conical closure cap ( 15 ) whose tip is oriented downstream.

12. Active sorbent reactor according to claim 10 or 11, characterized in that the closure cap ( 15 ) is gas permeable.

13. Active sorbent reactor according to one of the preceding claims, characterized in that a solid core body ( 21 ) is provided centrally in the area of the flue gas outlet surface.

14. active sorbent reactor according to one of the preceding claims, characterized in that as Bulk adsorbents such as coke, sewage sludge in the form of Granules or pellets or the like are provided.

15. active sorbent reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the Bulk bodies are at least partially catalytically active Contains substances.

16. active sorbent reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the Bulk body is arranged in operation so that the Flow direction (B) runs from bottom to top.

17. Active sorbent reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the flue gas inlet and the clean gas outlet ( 7 ) are associated with locking devices ( 26 ) which make the active sorbent reactor uncouplable from the flue gas duct ( 7 ).