DE2453488C2 - Process and system for discharging exhaust gases with low pollutant content into the atmosphere - Google Patents
Process and system for discharging exhaust gases with low pollutant content into the atmosphereInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ableiten von Abgasen mit geringem Schadstoffgehalt, insbesondere von durch Naßreinigung gereinigten Abgasen, in die Atmosphäre, wobei die Abgase in den Kühlluftstrom eines Kühlbauwerkes hinter dem Bereich des Wärmeaustausches zwischen der Kühlluft und dem zu kühlenden Kühlkreislaufwasser eingeführt werden.The invention relates to a method for discharging exhaust gases with a low pollutant content, in particular of exhaust gases cleaned by wet cleaning, into the atmosphere, with the exhaust gases in the cooling air flow a cooling structure behind the area of heat exchange between the cooling air and the to cooling cooling circuit water are introduced.
Bei industriellen Feuerungen und vielen anderen unter hoher Temperatur verlaufenden Prozessen entstehenden Abgase, die mit Schmutz- oder Giftstoffen belastet sind, vorwiegend Staub, Ruß, Schwefeldioxid, Schwefeltrioxid und Chlorverbindungen. Die Ableitung solcher Schadstoffe in die Atmosphäre unterliegt einer gesetzlich geregelten Genehmigungspflicht und Überwachung. Die hiermit verbundenen Auflagen erfordern immer höhere Investitionen und Betriebskosten für die dem Umweltschutz dienenden Betriebseinrichtungen, wie Zyklone, Elektrofilter, Schornsteine und die zugehörigen Meß- und Regeleinrichtungen. Trotzdem reichen die bisher überwiegend angewandten Verfahren der Abgasreinigung durch Entstaubung oberhalb des Taupunktes und das Einleiten der Gase in die Atmosphäre in großen Schornsteinhöhen häufig nicht mehr aus, um den Erfordernissen gerecht zu werden.In industrial furnaces and many other processes that take place at high temperatures resulting exhaust gases that are contaminated with pollutants or toxins, mainly dust, soot, sulfur dioxide, Sulfur trioxide and chlorine compounds. The discharge of such pollutants into the atmosphere is subject to one legally regulated licensing and monitoring. The associated requirements require Increasingly higher investments and operating costs for the operating facilities serving environmental protection, such as cyclones, electrostatic precipitators, chimneys and the associated measuring and control devices. Nevertheless The methods of exhaust gas purification by dust removal that have been predominantly used to date range above the Dew point and the introduction of gases into the atmosphere in high chimney heights often not more to meet the requirements.
Vor allem können diese Reinigungsverfahren die Emission flüssiger und gasförmiger Schadstoffe nicht verhindern.Above all, these cleaning processes cannot reduce the emission of liquid and gaseous pollutants impede.
Die Naßreinigung hat demgegenüber den Vorteil, eine fast vollständige Reinigung der Abgase von allen Schadstoffen, gleich, ob fest, flüssig oder gasförmig, zu ermöglichen. Meß- und Kontrollvorrichtungen für Emission und Immission können entfallen. Selbst Laständerungen des Prozeßbetriebs, insbesondere Anfahren und Abfahren, Rußblasen u. dgl. führen zu keinen die behördlichen Auflagen überschreitenden Emissionen. Schließlich kann die Temperatur des kalten Endes des der Naßreinigung vorausgehenden Prozesses auch unter dem Taupunkt von Wasser, Säure o. dgl. liegen, womit hier an Energie gespart wird.In contrast, wet cleaning has the advantage of almost completely cleaning the exhaust gases from all To enable pollutants, regardless of whether they are solid, liquid or gaseous. Measuring and control devices for Emission and immission can be omitted. Even load changes in process operation, especially start-up and shutdown, soot blowing and the like do not lead to any emissions that exceed the official requirements. Finally, the temperature of the cold end of the process preceding the wet cleaning can also be lie below the dew point of water, acid or the like, which saves energy.
Der Anwendung der Naßreinigung steht jedoch entgegen, daß die naßgereinigten Abgase stark abgekühlt und wasserdampfhaltig sind und infolgedessen nur noch einen ungenügenden thermischen Auftrieb haben und frühzeitig nach ihrer Ableitung in die Atmosphäre kondensieren und ausregnen, wenn nicht der Naßreinigung eine nochmalige Aufheizung der Abgase durch Zusatzfeuerungen oder große Wärmetauscher nachgeschaltet ist.However, the use of wet cleaning is opposed to the fact that the wet-cleaned exhaust gases are strong are cooled and contain water vapor and as a result only have insufficient thermal buoyancy and early after their dissipation into the Condense atmosphere and rain out, if not the wet cleaning a renewed heating of the Downstream exhaust gases through additional firing systems or large heat exchangers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, naßgereinigte Abgase wie auch andere Abgase mit geringem Schadstoffgehalt mit^eringem Aufwand einwandfrei in die Atmosphäre abzuleiten.The invention is based on the object, wet-cleaned exhaust gases as well as other exhaust gases with little Discharge the pollutant content properly into the atmosphere with little effort.
Die Erfindung greift zu diesem Zweck zurück auf das eingangs bezeichnete, aus der US-PS 34 88 960 bekannte Verfahren und sieht vor, daß eine Mehrzahl von Ausmündungen derart angeordnet sind, daß die Abgase verteilt in den Kühlluftstrom eingemischt und von diesem mitgenommen werden.For this purpose, the invention relies on what is mentioned at the beginning and is known from US Pat. No. 3,488,960 The method and provides that a plurality of outlets are arranged in such a way that the exhaust gases distributed mixed into the cooling air flow and taken away from it.
Kühlbauwerke, meist Kühltürme genannt, sind häufig im Zusammenhang mit industriellen Feuerungen oder Hochtemperaturprozessen zur Abkühlung von Kühlwasser, das vor stärkerer Erhitzung zu schützende Bauteile durchströmt, erforderlich und bilden einen Schacht für einen das Wasser abkühlenden und sich dabei selbst erwärmenden Luftstrom, der ohne Schwierigkeit einen Anteil Abgase mitnehmen kann. Der dafür notwendige Aufwand ist denkbar gering, zumal die Luftströme der KUhlbauwerke häufig um ein vielfaches größer als die Abgasströme sein werden; in einem Kraftwerk macht beispielsweise das Abgas rund 3% der Kühlluft aus. Es müssen lediglich Vorkehrungen zum Einleiten der Abgase in die Kühlluft getroffen werden, und unter Umständen ist eine geringfügig größere Auslegung des Kühlbauwerks notwendig. Gesonderte Erhitzungsvorrichtungen und Schornsteine für die Abgase entfallen.Cooling structures, usually called cooling towers, are often associated with industrial furnaces or High-temperature processes for cooling down cooling water, which is to be protected from excessive heating Components flows through, required and form a shaft for the water to cool and itself thereby self-heating air flow, which can easily take a portion of the exhaust gas with it. The one for it The effort required is extremely low, especially since the air flows in the cooling structures are often many times as high larger than the exhaust gas flows will be; In a power plant, for example, the exhaust gas accounts for around 3% of the Cooling air off. It is only necessary to take precautions to introduce the exhaust gases into the cooling air, and under certain circumstances a slightly larger design of the cooling structure is necessary. Separate There is no need for heating devices or chimneys for the exhaust gases.
Gelangen die Abgase beim Austritt aus Kühltürmen durchschnittlich in geringerer Höhe als derjenigen von Schornsteinen in die Atmosphäre, so liegt darin insofern kein Nachteil, als die verhältnismäßig große Sauberkeit der naßgereinigten Gase keine Ableitung in größerer Höhe verlangt. Im übrigen werden heute auch Kühltürme mit mehr als 100 m Höhe gebaut.If the exhaust gases escape from cooling towers, on average, they reach a lower height than that of Chimneys into the atmosphere, there is no disadvantage in this, as the relatively great cleanliness of the wet-cleaned gases does not require discharge at a greater height. Incidentally, today too Cooling towers built with a height of more than 100 m.
Auch das Problem der Kondensierung und Ausregnung der wasserdampfreichen Abgase ist mit der Erfindung gelöst. In Trockenkühltürmen kommen die Abgase mit einer vielfachen größeren Menge einer Luft zusammen, die durch ihre Erwärmung bei der Abkühlung des Wassers eine verhältnismäßig geringe relative Luftfeuchtigkeit erhalten hat, so daß sie auch nach dem einmischen der Abgase noch weit vom Taupunkt entfernt ist. Naßkühltürme andererseits sindAlso the problem of condensation and rain out of the exhaust gases rich in water vapor is with the Invention solved. In dry cooling towers, the exhaust gases come with a much larger amount of air together, which are relatively low due to their warming when the water cools down has received relative humidity, so that it is still far from even after the exhaust gases have been mixed in Dew point is removed. Wet cooling towers, on the other hand, are
ohnehin mit Schwadenfängen für ein möglichst weitgehendes Abregnen innerhalb des Kühltqrms und mit einer Höhe, in der die Kondensation der austretenden Gase für die Umgebung tragbar ist, auf einen hohen Wasserdampfgehalt eingerichtet,anyway with steam traps for as far as possible Rainfall within the cooling tower and at a height in which the condensation of the exiting Gases are acceptable for the environment, set up for a high water vapor content,
Nach der erwähnten US-PS 34 88 960 sollen demgegenüber verschmutzte Abgase in eine besonders große Höhe gebracht werden dadurch, daß ihr unverminderter, möglichst noch durch Gebläse verstärkter Auftrieb mit dem Auftrieb des Kühlturms kombiniert wird; sie werden zu diesem Zweck aus einer Art axial im Kühlbauwerk angeordnetem Schornstein über der halben Höhe des Kühlbauwerks ausgestoßen.According to the aforementioned US-PS 34 88 960, on the other hand, polluted exhaust gases should be in a particularly large one They are brought up by the fact that their undiminished buoyancy, if possible reinforced by the fan combined with the buoyancy of the cooling tower; for this purpose they are made of a kind axially im Chimney arranged in the cooling structure is ejected over half the height of the cooling structure.
Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens weist dementsprechend in an sich bekannter Weise eine Abgasleitung auf, die, insbesondere von einer Naßreinigungsanlage, zu einem Kühlturm führt und in diesem, in Strömungsrichtung der Kühlluft gesehen, hinter dem Bereich des Wärmetauschs zwischen der Kühlluft und dem zu kühlenden Kühlkreislaufwasser ausmündet, wobei erfindungsgemäß die Abgasleitung eine Mehrzahl von Ausmündungen aufweist, die, in Sfömungsrichtung der Kühlluft gesehen, in einem Trockenkühlbauwerk hinter den Kühlelementen und in einem Naßkühlbauwerk oberhalb der Verteilerrinne für das Kühlkreislaufwasser und vorzugsweise unterhalb der Schwadenfänge für die Kühlluft angeordnet sind.An attachment for carrying out the method has accordingly, in a manner known per se, an exhaust pipe which, in particular from a wet cleaning system, leads to a cooling tower and in this, seen in the direction of flow of the cooling air, behind the The area of heat exchange between the cooling air and the cooling circuit water to be cooled opens out, wherein, according to the invention, the exhaust line has a plurality of outlets which, seen in the direction of flow of the cooling air, in a dry cooling structure behind the cooling elements and in a wet cooling structure above the distribution channel for the Cooling circuit water and are preferably arranged below the steam traps for the cooling air.
Um die Kühlwirkung der Luft auf das Wasser nicht zu beeinträchtigen, münden die Abgasleitungen, in Strömungsrichtung der Kühlluft gesehen, hinter dem Bereich des Wärmetauschs zwischen der Kühlluft und dem zu kühlenden Kühlkreislaufwasser in dem Kühlbauwerk aus, d. h. in einem Trockenkühlbauwerk in der Regel oberhalb der Kühlelemente und in einem Naßkühlbauwerk oberhalb der Verteilerrinnen für das Kühlkreislaufwasser. Im letzteren Falle wird damit auch verhindert, daß sich Reste der Schadstoffe im Kühlkreislaufwasser lösen und dieses damit korosiv machen. Da man andererseits die Thermik des Kühlluftstroms möglichst weitgehend ausschöpfen, eine möglichst weitgehende Durchmischung der Abgase mit der Kühlluft herbeiführen und in Naßkühlbauwerken die Abgase möglichst weitgehend ausregnen lassen und zu diesen Zwecken die Höhe des Kühlbauwerks möglichst voll ausnutzen will, wird man in der Regel die Einleitung der Abgase ziemlich unmittelbar übe; dem Bereich des Wärmeaustausch^ vornehmen. Sollte aus besonderen Gründen ein Einleiten von Abgasen in ein Naßkühlbauwerk erst oberhalb der Schwadenfänge für die Kühlluft geeigneter sein, so kaiiii man darüber noch einmal so gesonderte Schwadenfänge für die Abgase anordnen.In order not to impair the cooling effect of the air on the water, the exhaust pipes open in the direction of flow the cooling air, behind the area of heat exchange between the cooling air and the cooling circuit water to be cooled in the cooling structure, d. H. in a dry cooling structure in the Usually above the cooling elements and in a wet cooling structure above the distribution channels for the Cooling circuit water. In the latter case, this also prevents residues of the pollutants in the Loosen the cooling circuit water and make it corosive. On the other hand, since the thermals of the Utilize the cooling air flow as much as possible, with the greatest possible mixing of the exhaust gases bring about the cooling air and allow the exhaust gases to rain out as much as possible in wet cooling structures If the height of the cooling structure is to be used as fully as possible for these purposes, the introduction will usually be used the exhaust gases practically immediately; the area of heat exchange ^. Should be special Reasons for introducing exhaust gases into a wet cooling structure only above the steam traps for the cooling air be more suitable, so kaiiii one more time about it Arrange separate steam traps for the exhaust gases.
Zur Einleitung der Gase in das Kühlbauwerk dürfte sich ein als tragendes Element in die Schachtwandung des Kühlbauwerks eingebauter Ringkanal empfehlen, der mindestens eine Zuführung für das Abgase und eine Mehrzahl von in den Schachtquerschnitt fahrenden Ausmündung aufweist. Dieser Ringkanal könnte die Stelle des bei zahlreichen Kühltürmen vorhandenen unteren Tragringes einnehmen.In order to introduce the gases into the cooling structure, a load-bearing element should be installed in the shaft wall recommend a ring duct built into the cooling structure, at least one inlet for the exhaust gases and one Has a plurality of mouths running into the shaft cross-section. This ring channel could the Take the place of the lower support ring that is present in numerous cooling towers.
Besonders bei Kühltürmen großer Querschnitte kommt auch in Betracht, daß Stützen des Kühlbauwerks, insbesondere Stützen für ein Rieselwerk oder für Kühlelemente, als Hohlstützen mit einer Zuführung für das Abgas und mindestens einer in den Schachtquerschnitt des Kühlbauwerks führenden Ausmündung ausgebildet sind. Die Abgase können den Stützen beispielsweise durch unterirdische Kanäle zugeführt werden, die zugleich als Fundamentteile des Kühlbauwerks ausgebildet sein können, so daß sie keinen nennenswert größeren Bauaufwand verlangen.Particularly in the case of cooling towers with large cross-sections, it is also possible that supports of the cooling structure, in particular supports for a trickle system or for cooling elements, as hollow supports with a feed for the exhaust gas and at least one outlet leading into the duct cross-section of the cooling structure are trained. The exhaust gases can be fed to the supports through underground channels, for example are, which can also be designed as the foundation parts of the cooling structure, so that they do not require significantly greater construction costs.
Kühlbauwerke mit Naturzug sind wegen ihrer größeren Höhe für die Zwecke der Erfindung besonders geeignet. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch bei zwangsbelüfteten >'·« jß- oder Trockenkühlern angewendet werden.Cooling structures with natural drafts are special for the purposes of the invention because of their greater height suitable. The method according to the invention can, however, also be used with forced-ventilated coolers or dry coolers be applied.
Für Abgase, die aufgrund ihres geringen Schadstoffgehaltes einer Naßreinigung nicht bedürfen, z. B. Abgase aus Erdgasfeuerungen, Laugeverbrennungen bei der Zelluloseherstellung u. a., kann das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls angewendet werden.For exhaust gases that do not require wet cleaning due to their low pollutant content, e.g. B. Exhaust gases from natural gas firing, liquor incineration in cellulose production, and others Procedures are also used.
Im folgenden sei die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutertIn the following, the invention will be explained further on the basis of an exemplary embodiment
Die Zeichnungen stellen dar:The drawings show:
Fig.] einen senkrechten Querschnitt durch einen Kühlturm,Fig.] A vertical cross section through a cooling tower,
F i g. 2 einen Ausschnitt aus F i g. I in größerem Maßstab.F i g. 2 shows an excerpt from FIG. I on a larger scale.
Einem Naßkühlturm 1 mit einer Auffangwanne 2, einem Rieselwerk 3, einer Verteilerrinne 4 für das Kühlkreislaufwasser und einem Schwadenfang 5 werden in einer Naßreinigung 6 gereinigte Abgase einer industriellen Feuerung mittels einer Abgasleitung 7 zugeführt. Die Abgasleitung 7 mündet in einen als Hohlkörper ausgebildeten, von Stützen 9 getragenen unteren Tragring 8 des Kühlturmschachtes 10. Das Abgas wird von dem als Verteilerring ausgeführten Tragring 8 durch gleichzeitig zur Versteifung des Kühlturmschachtes 10 dienende, auf den Umfang gleichmäßig verteilte Hohlrippen 11 nach oben und oberhalb des Schwadenfanges 5 in den durch einen Pfeil 12 angedeuteten Kühlluftstrom eingeführt. Zur besseren Durchmischung des Abgases mit dem Kühlluftstrom weisen, wie F i g. 2 im Detail zeigt, die Hohlrippen limit Richtung auf die Kühlturmmittellinie angeordnete Austrittiöffnungen 13 auf.A wet cooling tower 1 with a collecting trough 2, a trickle plant 3, a trough 4 for the Cooling circuit water and a steam trap 5 are cleaned exhaust gases in a wet cleaning 6 industrial firing by means of an exhaust pipe 7 is supplied. The exhaust pipe 7 opens into an as Hollow body formed, supported by supports 9 lower support ring 8 of the cooling tower shaft 10. The Exhaust gas is carried out as a distributor ring support ring 8 by simultaneously to stiffen the Cooling tower shaft 10 serving, on the circumference evenly distributed hollow ribs 11 upwards and introduced above the steam trap 5 into the cooling air flow indicated by an arrow 12. For better Mixing of the exhaust gas with the cooling air flow shows, as shown in FIG. 2 shows in detail the hollow ribs limit Outlet openings 13 arranged in the direction of the cooling tower center line.
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|---|---|---|---|
| D2 | Grant after examination |