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Dokumentenidentifikation DE102006038443B3 13.09.2007
Titel Vorrichtung zur Reinigung von Rauchgas
Anmelder Friedl, Andreas, 84489 Burghausen, DE;
Friedl, Nikolaus, 89231 Neu-Ulm, DE
Erfinder Friedl, Andreas, 84489 Burghausen, DE;
Friedl, Nikolaus, 89231 Neu-Ulm, DE
Vertreter Patentanwälte Eder & Schieschke, 80796 München
DE-Anmeldedatum 16.08.2006
DE-Aktenzeichen 102006038443
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.09.2007
IPC-Hauptklasse B01D 53/00(2006.01)A, F, I, 20060816, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B01D 53/02(2006.01)A, L, I, 20060816, B, H, DE   B01D 53/14(2006.01)A, L, I, 20060816, B, H, DE   B01D 53/83(2006.01)A, L, I, 20060816, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Rauchgas mit einer Mischereinheit (11), welche ein Gehäuse mit einem Zuführanschluss (9) für das Zuführen des zu reinigenden Rauchgases aufweist, mit einer Zuführeinrichtung (9) für das Zuführen eines trockenen oder quasi-trockenen Ad-/Absorbens (13) in die Mischereinheit (11), wobei das Zuführen des Ad-/Absorbens (13) in eine Zuführleitung (7) für das Rauchgas erfolgt, welche mit dem Zuführanschluss (9) der Mischereinheit (11) verbunden ist, oder wobei das Zuführen des Ad-/Absorbens (13) in die Mischereinheit (11) über einen separaten Zuführanschluss für das Ad-/Absorbens (13) des Gehäuses der Mischereinheit (11) erfolgt. Erfindungsgemäß ist die Mischereinheit als Ventilator ausgebildet wobei die Mischereinheit als Ventilator (11) ausgebildet ist, der gleichzeitig zur Funktion des Mischens des Rauchgases mit dem Ad-/Absorbens (13) einen Unterdruck zum Ansaugen des zu reinigenden Rauchgases von einer Rauchgas erzeugenden Einrichtung (3) erzeugt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Reinigung von Rauchgas mit einer derartigen Vorrichtung, welche zwischen einer Rauchgas erzeugenden Einrichtung und einem Kamin angeordnet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Rauchgas mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Reinigung von Rauchgas, bei der eine derartige Vorrichtung zwischen einer Rauchgas erzeugenden Einrichtung und einem Kamin angeordnet ist.

Zur Rauchgasreinigung, beispielsweise zur Reinigung von Abgasen aus Feuerungsanlagen, finden derzeit im Wesentlichen Nass-Verfahren, Halbtrocken-Verfahren und Trocken-Verfahren Anwendung. Dabei weisen Nass-Verfahren und Halbtrocken-Verfahren einen in der Regel höheren Reinigungswirkungsgrad auf als Trocken-Verfahren. Nass- oder Halbtrocken-Verfahren bedingen jedoch einen höheren Aufwand bei der Zufuhr, Abfuhr und der Wiederaufbereitung des zur Reinigung der Rohgase eingesetzten Ad-/Absorbens. Zudem entstehen in dem Behälter, in welchem das zugegebene Ad-/Absorbens die Absorption oder Adsorption der Schadstoffe bewirkt, extrem aggressive Säuren, die die Behälterinnenwandung bzw. darin befindliche Einrichtungen angreifen. Die mit Salzen aus dem Wäscher abgestoßenen Wässer müssen in einer Abwasseraufbereitungsanlage behandelt werden, was mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist, der sich insbesondere bei kleineren Rauchgas-Reinigungsanlagen auswirkt.

Es wurden daher verschiedene Methoden zur Verbesserung des Reinigungswirkungsgrades von trockenen Rauchgasreinigungsverfahren vorgeschlagen. Beispielsweise ist in der EP-A-0 104 335 offenbart, dass die Reaktion zwischen den im Rohgas enthaltenen Schadstoffen und dem Ad-/Absorbens verbessert werden kann, wenn zusätzlich Wasser zugegeben wird. Dies geschieht in der Weise, dass in einer ersten Stufe trockenes, pulverförmiges Reaktionsmittel eingeblasen und in einer zweiten Stufe reines Wasser oder eine wässrige Lösung oder Suspension eines Reaktionsmittels eingedüst wird. Durch das in der zweiten Stufe zugesetzte Wasser kann eine Reaktivierung von Partikeln des Reaktionsmittels erreicht werden. Durch die Zugabe von Wasser kann somit das Reaktionsmittel besser ausgenutzt werden.

Nachteilig hierbei ist, dass die zugesetzte Wassermenge so gering gehalten werden muss, dass auch bei relativ niedriger Anfangstemperatur des Abgases der Taupunkt nicht unterschritten wird. Wird dies nicht beachtet, so kann es durch die sich bildenden aggressiven wässrigen Säuren zu einer Beschädigung der Anlage kommen.

Es ist des Weiteren, beispielsweise aus der EP-A-0 029 564 bekannt, dass durch eine intensive Vermischung des Rohgases mit dem zugesetzten trockenen Ad-/Absorbens eine Erhöhung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Gas und den Ad-/Absorbenspartikeln und damit eine Verbesserung der Reaktionsgeschwindigkeit bzw. des Reinigungswirkungsgrades erzielbar ist. Hierzu wird in der EP-A-0 029 564 vorgeschlagen, Schall auf die Reaktionspartner einwirken zu lassen.

Aus der DE-A 32 32 080 ist bekannt, dass durch teilweise äußere Rückführung des Ad-/Absorbens bzw. der abgeschiedenen Feststoffe eine Verbesserung der Ausnutzung des Ad-/Absorbens und damit letztendlich eine Ad-/Absorbenseinsparung erreichbar ist.

Zur Verbesserung des Reinigungswirkungsgrades wird in der EP-B-0 203 430 ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Reinigung von Rauchgas vorgeschlagen, wobei das Verhältnis der Verweilzeit eines dem Reaktor zugeführten Ad-/Absorbens zur Verweilzeit des Rauchgases im Reaktor dadurch geregelt und/oder gesteuert wird, dass im Reaktor sich gegenüber dem Reaktorbehälter bewegende Einbauten, beispielsweise in Form einer rotierenden Schnecke, vorgesehen sind. Diese Schnecke kann mit einer Drehzahl von ca. 0,5 bis 120 U/min angetrieben werden, wobei sich das Ad-/Absorbens teilweise auf den Oberflächen der Schnecke ablagert, jedoch immer wieder von den zu reinigenden Rauchgasen bzw. von zusätzlich eingeblasener Druckluft aufgewirbelt wird. Somit kann insbesondere die Verweilzeit der schwereren Ad-/Abosrbenspartikel relativ zur Verweilzeit des Gases im Reaktor gesteuert bzw. geregelt werden.

Nachteilig bei dieser Vorrichtung bzw. diesem Verfahren ist jedoch, dass sich mit zunehmender Betriebszeit des Reaktors sowohl an der Behälterinnenwandung als auch auf der Oberfläche der sich bewegenden Einbauten eine harte Schicht ablagert, welche durch die im Reaktor befindlichen Feststoffe gebildet wird. Diese extrem harte und zähe Schicht kann praktisch nur mit bergmännischen Mitteln abgebaut werden.

Betriebserfahrungen mit vorgenannten Vorrichtungen bzw. Verfahren haben gezeigt, dass ein gleichmäßiges Zerstäubungsbild des eingesprühten Wassers und eine gleichmäßige Verteilung der Feststoffe im Verhältnis zur Rauchgasmenge nicht erzielbar ist. Aufgrund der sich daraus ergebenden ungleichmäßigen und ineffektiven Vermischung von Rauchgas und Ad-/Absorbens ist es unumgänglich, dass nasse Zonen zu Anbackungen führen und trockene Zonen unbefriedigend absorbieren.

Dieser Nachteil wird bei der Vorrichtung gemäß der EP 0 874 681 B1 vermieden, welche einen Reaktor beschreibt, in dem flexible Verwirbelungselemente vorgesehen sind, beispielweise in Form von Ketten. Durch die Flexibilität der Verwirbelungselemente lassen sich Anbackungen vermeiden oder leicht entfernen, wenn diese wirklich entstehen sollten.

Ein ähnliches Prinzip ist aus der EP-A-0 342 559 eine Vorrichtung zum Abschneiden von Stäuben und/oder sauren Schadstoffen aus Gasen sowie ein Gliederkopf für eine derartige Vorrichtung bekannt, wobei im unteren und oberen Bereich des Reaktorgefäßes ein um eine vertikale Achse rotierend antreibbarer Gliederkopf angeordnet ist. Am Gliederkopf bzw. an dessen Nabe sind mehrere kettenförmige Glieder angeordnet, die sich bei einer Rotation des Gliederkopfes bis fast an die Wandung erstrecken. Hierdurch kann eine Krustenbildung an der Wandung im Bereich der Glieder vermieden werden. Im Reaktorgefäß wird der Gasstrom mittels entsprechender Leitwandungen mehrfach umgelenkt.

Aus der DE 197 10 247 ist eine Vorrichtung zur Reinigung von Rauchgas bekannt, bei welcher in einem Behälter, welchem Rohgas und ein Ad-/Absorbens über wenigstens eine Zuführöffnung zuführbar sind und aus welchem das gereinigte Gas über wenigstens eine Abführöffnung abführbar ist, zumindest eine Rezirkulationseinrichtung vorgesehen ist. Diese dient zur Erhöhung der mittleren Verweildauer des Ad-/Absorbens im Behälter 1 und saugt das Gemisch aus Gas und dem Ad-/Absorbens an einem Ansaugbereich an, transportiert dieses entgegen der mittleren Strömungsrichtung in einen oberen Bereich des Behälters und führt das angesaugte Gemisch unter gleichzeitigem Verwirbeln wieder dem Behälterinneren zu.

Der bisher bekannte Stand der Technik, bei welchem zur Reinigung von Rauchgas insbesondere ein quasi-trockenes Ad-/Absorbens verwendet wurde, geht davon aus, dass eine akzeptable Reinigungswirkung nur dann erreichbar ist, wenn eine intensive Verwirbelung des Ad-/Absorbens mit dem zu reinigenden Rauchgas erfolgt und die Kontaktzeit dieses möglichst optimal verwirbelten Gemischs möglichst groß gehalten wird. Dies bedingt jedoch Reaktoren, die ein großes Volumen und eine entsprechende Baugröße aufweisen, wobei innerhalb der Reaktoren entsprechende Verwirbelungseinrichtungen vorgesehen sind, die möglichst im gesamten Reaktionsraum eine Durchmischung und Verwirbelung des Gemischs aus Ad-/Absorbens und zu reinigendem Rauchgas bewirken.

Derartige bekannte Reaktoren weisen bei einer Strömungsrate des zu reinigenden Rauchgases von beispielsweise 50.000 m3/h beispielsweise ein Volumen von ca. 250 m3 auf, wenn beispielsweise das in der EP 0 874 681 B1 beschriebene System verwendet wird. Der betreffende Reaktorturm weist dann bei einer Querschnittsfläche von 16 m2 (innere Querschnittsfläche) eine Höhe von ca. 16 m auf.

Der Erfindung liegt daher ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Reinigung von Rauchgas zu schaffen, welche bei der Verwendung von trockenem, insbesondere quasi-trockenem Ad-/Absorbens, den Vorteil einer hervorragenden Reinigungsleistung mit dem Vorteil einer geringen Baugröße vereint. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Reinigung von Rauchgas unter Verwendung einer derartigen Vorrichtung zwischen einer Rauchgas erzeugenden Einrichtung und einem Kamin für das Abführen des gereinigten Rauchgases zu schaffen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 9.

Die Erfindung geht von der überraschenden Erkenntnis aus, dass es genügt, das Vermischen bzw. Verwirbeln von trockenem, insbesondere quasi-trockenem Ad-/Absorbens, mit dem zu reinigenden Rauchgas in einem sehr geringen Mischervolumen vorzunehmen. Es wurde festgestellt, dass der überwiegende Teil des Reinigungseffekts bereits innerhalb kürzester Zeit in einem geringen Mischervolumen auftritt. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, als Mischereinheit einen Ventilator zu verwenden, dem sowohl das zu reinigende Rauchgas als auch das Ad-/Absorbens zugeführt wird. Das Zuführen kann über einen gemeinsamen Zuführanschluss erfolgen oder es kann jeweils für das Zuführen des Rauchgases und das Zuführen des Ad-/Absorbens in den Ventilator ein separater Zuführanschluss vorgesehen sein. Somit wird eine ohnehin zur Realisierung einer Einrichtung zur Reinigung von Rauchgas erforderliche Komponente, nämlich ein Ventilator zur Förderung des Rauchgases von der das Rauchgas erzeugenden Einrichtung zum Kamin, gleichzeitig zum Mischen des Ad-/Absorbens mit dem Rauchgas verwendet.

Anders als bei bekannten Vorrichtungen zur Reinigung von Rauchgas, die einen großvolumigen Reaktor aufweisen, in welchem das Mischen des Rauchgases mit dem Ad-/Absorbens erfolgt, wird das Mischen bei der Vorrichtung nach der Erfindung in dem relativ kleinen Ventilatorvolumen durchgeführt.

Während bei dem vorgenannten Beispiel zur Reinigung eines Rauchgasstroms von ca. 50.000 m3/h nach dem Stand der Technik ein Reaktor mit einem Volumen von ca. 250 m3 erforderlich war, kann in diesem Fall erfindungsgemäß herkömmlicher Ventilator mit einem Volumen von ca. 1–2 m3 verwendet werden. Das Volumen ergibt sich dabei im Wesentlichen aus der Größe des Ventilators, abhängig von der benötigten Förderleistung für das zu reinigende Rauchgas. Da der Ventilator erfindungsgemäß gleichzeitig zum Mischen des Rauchgases mit dem Ad-/Absorbens dient, muss jedoch die Ventilatorleistung etwas größer sein, als bei Ventilatoren für Rauchgasreinigungseinrichtungen, die lediglich zum Fördern des Rauchgases eingesetzt werden. Da jedoch gegenüber Vorrichtungen nach dem Stand der Technik keine weiteren Verwirbelungseinrichtungen mehr nötig sind, ergibt sich neben der drastisch reduzierten Baugröße auch ein geringerer Energieverbrauch.

Die erfindungsgemäß als Ventilator ausgebildete Mischereinheit dient sowohl zum Mischen des Rauchgases mit dem Ad-/Absorbens als auch zur Erzeugung eines Unterdrucks zum Ansaugen des zu reinigenden Rauchgases von der Rauchgas erzeugenden Einrichtung, beispielsweise einem Verbrennungskessel.

Der als Mischereinheit dienende Ventilator kann vorzugsweise als Radialventilator ausgebildet sein, welchem das zu reinigende Rauchgas in axialer Richtung zugeführt wird. Die Ventilatorflügel aufweisende Trommel des Radialventilators verwirbelt das zu reinigende Rauchgas mit dem Ad-/Absorbens und stößt dieses Gemisch in radialer Richtung aus. Das Gehäuse des Radialventilators weist üblicherweise einen um den Umfang der rotierenden Lüftertrommel vorgesehenen, spiralförmig ausgebildeten Sammelkanal aus, in welchem das Gemisch zu einer Auslassöffnung eines Auslassanschlusses des Ventilators geführt wird.

Derartige Radialventilatoren weisen den Vorteil auf, dass eine intensive Verwirbelung des zu reinigenden Rauchgases und des ebenfalls dem Ventilator zugeführten Ad-/Absorbens erreicht wird.

Um zu vermeiden, dass das mit dem Gasstrom zu mischende oder bereits gemischte Ad-/Absorbens angehoben werden muss, ist es vorteilhaft, den Zweig des Strömungsverlaufs, in dem Ad-/Absorbens gefördert werden muss, vertikal nach unten verlaufend oder zumindest mit einem ausreichenden Gefälle auszubilden, so dass das Ad-/Absorbens nicht entgegen der auf dieses wirkenden Schwerkraft gefördert werden muss. Der Ventilator weist demzufolge vorzugsweise einen Auslassanschluss auf, der einen vertikal oder schräg nach unten gerichteten Strom des Gas-Ad-/Absorbensgemischs erzeugt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Vorrichtung zur Reinigung von Rauchgas ein ein quasi-trockenes Ad-/Absorbens zugeführt. In diesem Fall ist es nötig oder zumindest vorteilhaft, dem Ventilator eine Trockeneinheit nachzuschalten, wobei der Auslassanschluss des Ventilators mit der Trockeneinheit verbunden ist oder in diese mündet.

Unter einem quasi-trockenen Ad-/Absorbens wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung ein Ad-/Absorbens verstanden, welches aus einem zunächst trockenen, pulver- oder staubförmigen Ad-/Absorbens durch das Beimischen von Wasser bis zu einem bestimmten Feuchtigkeitsgehalt von beispielsweise 3–4 Gew.% erzeugt wird. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise im Zusammenhang mit der Vorrichtung zur Reinigung von Rauchgas gemäß der EP 0 874 681 beschrieben. Ein solch quasi-trockenes Ad-/Absorbens erscheint makroskopisch nach wie vor pulver- oder staubförmig, wobei die Ad-/Absorbensteilchen die Feuchtigkeit vornehmlich an der Außenseite bzw. in der äußersten Schicht tragen.

Die Oberfläche bzw. die äußere Schicht der Ad-/Absorbensteilchen stellen somit die eigentlich reaktive Oberfläche bzw. Schicht dar, die die Schadstoffe des Rauchgases binden.

Da das Ad-/Absorbens, bei dem es sich beispielsweise um Kalk handeln kann, wie bei bekannten Einrichtungen zur Reinigung von Rauchgas im Rahmen eines Kreislaufs rezirkuliert wird, muss dafür Sorge getragen werden, dass die Feuchtigkeit nicht von der Oberfläche bzw. der äußersten Schicht der Ad-/Absorbensteilchen bis in das Innere der Teilchen eindringt. Denn auf diese Weise würde im Lauf der Zeit durch das Rezirkulierens des Ad-/Absorbens ein Zusammenbacken der Ad-/Absorbensteilchen verursacht, wenn versucht würde, vor jedem Einbringen des Ad-/Absorbens in den Ventilator an der Oberfläche der Teilchen die gewünschte Feuchte zu erzeugen. Denn in diesem Fall würde der Feuchtigkeitsgehalt des Ad-/Absorbens die zulässige Grenze überschreiten, unterhalb welcher das Ad-/Absorbens noch quasi-trocken vorliegt. Wird dagegen der gesamte Feuchtigkeitsgehalt auf einen zulässigen Wert gehalten, so liegt durch das teilweise Binden des Wassers im Inneren der Teilchen an deren Oberfläche ein geringerer Feuchtigkeitsgehalt vor, als wenn das gesamte Wasser nur auf der Oberfläche oder in der äußersten Schicht der Teilchen gebunden ist.

Durch das Verwenden der Trockeneinheit, welche dem als Mischereinheit dienenden Ventilator nachgeschaltet ist, wird erreicht, dass die befeuchtete Oberfläche der Ad-/Absorbensteilchen bzw. deren äußerste befeuchtete Schicht sofort nach dem Reagieren mit den Schadstoffen des Rauchgases wieder getrocknet wird. Ein Eindringen von Feuchte in das Innere der Ad-/Absorbensteilchen wird vermieden.

Sinn und Zweck einer derartigen Trockeneinheit ist lediglich das Verdampfen der auf der Oberfläche bzw. der äußersten Schicht der Ad-/Absorbensteilchen enthaltenen Feuchtigkeit. Hierzu ist es vorteilhaft, in der Trockeneinheit ein oder mehrere stationäre Strömungsleitelemente vorzusehen, die den Rauchgas-Ad-/Absorbens-Strom zu Zweck einer guten Trocknung umlenken, um zu erreichen, dass die Oberfläche der Teilchen in ausreichender Weise erhitzt wird. Auch in der Trockeneinheit bleibt das zu reinigende Rauchgas in Kontakt mit dem Ad-/Absorbens, wodurch auch im Volumen der Trockeneinheit ein gewisser weiterer Reinigungseffekt erzielt wird. Dieser ist allerdings gering im Vergleich zum Reinigungseffekt der bereits im Ventilator beim Mischen des Rauchgases mit dem Ad-/Absorbens auftritt.

Die Trockeneinheit muss hinsichtlich des Volumens und der „Länge" des Trocknungswegs lediglich so dimensioniert werden, dass das Ad-/Absorbens am Ausgang der Trockeneinheit den gewünschten reduzierten Feuchtigkeitsgehalt aufweist. Im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik (z.B. EP 0 874 681 B1) bekannten Reaktoren mit den darin befindlichen Verwirbelungselementen, kann eine derartige Trockeneinheit jedoch ein weitaus geringeres Volumen und damit eine weitaus geringere Baugröße aufweisen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Auslassanschluss des Ventilators bzw. der Einlassanschluss der Trockeneinheit schlitzförmig ausgebildet sein. Der Schlitz erstreckt sich dabei vorzugsweise über die gesamte Länge einer Seite des Querschnitts der Trockeneinheit, welcher beispielsweise eine rechteckige Form aufweisen kann.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Trockeneinheit integriert mit einer Filtereinheit zu einer Trocken-/Filtereinheit ausgebildet sein. Dies wird durch das relativ geringe, für die Trockeneinheit benötigte Volumen ermöglicht.

Eine derartige Filtereinheit war auch bereits bei Einrichtungen zur Reinigung von Rauchgas nach dem Stand der Technik in jedem Fall erforderlich. Hierzu wurden insbesondere Filtereinheiten mit Filterschläuchen verwendet, die auf einfache Weise durch das Zuführen eines Druckstoßes, insbesondere entgegen der Strömungsrichtung des zu reinigenden Rauchgases, gereinigt werden können.

Eine erfindungsgemäße Trocken-/Filtereinheit kann so ausgeführt sein, dass in einem Teilbereich das Gemisch aus dem zu reinigenden Rauchgas und dem Ad-/Absorbens vertikal nach unten sinkt und hierbei getrocknet wird und in einem zweiten Bereich, in welchem die Filterschläuche vorgesehen sind, vertikal aufsteigt und einer Auslassöffnung zugeführt wird.

Bei einer derart kombinierten Trocken-/Filtereinheit wird der Vorteil erreicht, dass lediglich eine einzige, gemeinsame Sammeleinrichtung für das sich am Boden der Trocken-/Filtereinheit absetzende Ad-/Absorbens nötig ist, die sich vorzugsweise sowohl über den Filterbereich als auch über den Trockenbereich der Trocken-/Filtereinheit, vorzugsweise über den gesamten Bodenbereich, erstreckt. Eine derartige Fördereinrichtung war auch bei bekannten Einrichtungen zur Reinigung von Rauchgas in entsprechenden Filtereinheiten oder Feststoffabscheidern nötig, wie dies beispielsweise in der EP 0 874 681 B1 beschrieben ist. Während bei dieser Vorrichtung jedoch sowohl im Feststoffabscheider, d.h. der Filtereinheit, als auch im Reaktor eine derartige Sammeleinrichtung oder Fördereinrichtung erforderlich war, benötigt die vorliegende Erfindung durch die Verwendung einer kombinierten Trocken-/Filtereinheit lediglich eine einzige Sammel- oder Fördereinrichtung.

Eine Einrichtung zur Reinigung von Rauchgas, bei welcher eine derartige Vorrichtung verwendet ist, kann zusätzlich zu dem als Mischereinheit dienenden Ventilator einen zweiten Ventilator aufweisen, welcher in Strömungsrichtung nach der Filtereinheit oder der kombinierten Trocken-/Filtereinheit vorgesehen ist. Die Ventilatoren müssen insgesamt selbstverständlich so dimensioniert sein, dass das gesamte abzufördernde Rauchgasvolumen abgefördert werden kann unter Berücksichtigung der im Strömungspfad vorhandenen Strömungswiderstände. Durch das Verwenden von zwei Ventilatoren ist es darüber hinaus möglich, im Strömungspfad zwischen der Rauchgas erzeugenden Einrichtung und dem Kamin an vorbestimmten Positionen jeweils einen vorbestimmten Druck zu erzeugen oder zwischen zwei Positionen eine vorbestimmte Druckdifferenz. Hierzu können im Strömungspfad an den betreffenden Positionen Drucksensoren vorgesehen sein, deren Signal einer Steuereinheit zugeführt sind. Die Steuereinheit kann dann wiederum die Ventilatoren so ansteuern, dass die gewünschten Druckverhältnisse (absolute Drücke und/oder Druckdifferenzen) erzeugt werden.

Dadurch, dass im Vergleich zu Einrichtungen nach dem Stand der Technik, die einen großvolumigen Reaktor aufweisen, bei der vorliegenden Erfindung der eigentliche Reinigungsprozess zum überwiegenden Teil sehr schnell im Volumen des Ventilators und ggf. zu einem kleineren Teil in der relative kurzen Strecke durch die Trockeneinheit durchgeführt wird, ist die Austrittstemperatur des gereinigten Rauchgases, insbesondere nach dem Feststoffabscheider, deutlich höher als bei bekannten Vorrichtungen. Damit kann ein höherer Anteil von Energie aus dem gereinigten Rauchgas durch die Verwendung üblicher Rückgewinnungsverfahren und -vorrichtungen rückgewonnen werden und beispielsweise zur Erzeugung von Heißluft oder Warm- oder Heißwasser genutzt werden. Zudem wird durch die höhere Gastemperatur am Ende des Reinigungsprozesses die Gefahr des Zuwachsens von Strömungskanälen oder des Anbackens von Ad-/Absorbens an Innenwandungen von Kanälen oder anderen Komponenten reduziert.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer gesamten Einrichtung zur Reinigung von Rauchgas einschließlich einer Rauchgas erzeugenden Einrichtung und einem Kamin zum Abführen des gereinigten Rauchgases.

Die in der Figur dargestellte Einrichtung 1 zur Reinigung von Rauchgas umfasst sämtliche Komponenten zwischen einer Rauchgas erzeugenden Einrichtung 3, beispielsweise einem Kessel eines Kraftwerks, und einem Kamin 5 zum Ausstoß des gereinigten Rauchgases in die Umgebung.

Der Rauchgasanschluss der Rauchgas erzeugenden Einrichtung 3 ist über eine Rohrleitung 7 mit dem Zuführanschluss 9 eines Ventilators 11 verbunden. An einer Position zwischen dem Rauchgasanschluss und dem Zuführanschluss 9 wird dem Strom des zu reinigenden Rauchgases ein trockenes, vorzugsweise quasi-trockenes Ad-/Absorbens 13 zugeführt, welches einen bestimmten Feuchtigkeitsgrad aufweist, beispielsweise zwischen 2 und 5 Gew.% Wasser. Das Zuführen des Ad-/Absorbens erfolgt mittels einer Ad-/Absorbens-Zuführvorrichtung 15. Diese Ad-/Absorbens-Zuführvorrichtung 15 umfasst sowohl eine Einheit 17 zum Zuführen von Wasser als auch eine Mischeinrichtung zum Mischen des Wassers mit dem Ad-/Absorbens bis zum gewünschten Feuchtegrad. Des Weiteren umfasst die Ad-/Absorbens-Zuführvorrichtung 15 eine Einrichtung 19 zum dosierten Beimengen des Ad-/Absorbens 13 in die Rohrleitung 7. Hierbei kann es sich um eine Zellenradschleuse oder dergleichen handeln.

Das Gemisch aus Ad-/Absorbens und dem zu reinigenden Rauchgas wird dem Zuführanschluss 9 des Ventilators 11 zugeführt.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann das Gehäuse des Ventilators 11 auch für das Zuführen des Rauchgases und des Ad-/Absorbens 13 getrennte Zuführanschlüsse aufweisen.

Der Ventilator 11 ist vorzugsweise als Radialventilator ausgebildet, welchem das zu reinigende Rauchgas bzw. das Gemisch aus dem zu reinigenden Rauchgas und dem Ad-/Absorbens 13 an einem axial positionierten Zuführanschluss 9 zugeführt wird. Der Auslassanschluss 21 des Ventilators 11 ist bei der in der Figur dargestellten Einrichtung 1 zur Reinigung von Rauchgas mit einer kombinierten Trocken-/Filtereinheit 23 bzw. deren Einlassanschluss 25 verbunden. Im Gehäuse der Trocken-/Filtereinheit 23 ist ein Trockenbereich 27 und ein Filterbereich 29 vorgesehen, die durch eine Trennwand 37 voneinander getrennt sind. Im Filterbereich 29 der Trocken-/Filtereinheit 23 ist ein Filter oder Feststoffabscheider 31 vorgesehen, welcher im Gasstrom noch enthaltene Feststoffpartikel abscheidet. Als Filterelemente können beispielsweise Filterschläuche verwendet werden, die mittels einer nicht näher dargestellten Druckstoßeinrichtung gereinigt werden können.

Im Trockenbereich 27 der Trocken-/Filtereinheit 23 sind zwei Strömungsleitelemente 33 vorgesehen. Der Einlassanschluss 25 der Trocken-/Filtereinheit erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Seite des Gehäuses der Trocken-/Filtereinheit 23 und ist in Form eines Schlitzes ausgebildet. Hierdurch ergibt sich eine gute Verteilung der zu trocknenden Ad-/Absorbensteilchen im Verlauf des Strömungspfads zwischen dem Einlassanschluss 25 und dem ebenfalls schlitzförmigen Auslassanschluss 35 am Ende des Trockenbereichs 27 der Trocken-/Filtereinheit 23. Der Auslassanschluss 35 ist durch das untere Strömungsleitelement 33 gebildet, welches mit der Trennwand 37 verbunden ist, die den Trockenbereich 27 vom Filterbereich 29 innerhalb des Volumens des Gehäuses der Trocken-/Filtereinheit 23 trennt.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Querschnittsöffnungen zwischen den Enden der Strömungsleitelemente 33 und der betreffenden gegenüber liegenden Seitenwandung genauso groß sind wie der Querschnitt des Schlitzes des Einlassanschlusses 25.

Auf dem Weg im Trockenbereich 27 zwischen dem Einlassanschluss 25 und dem Auslassanschluss 35 werden die befeuchteten Ad-/Absorbensteilchen ausreichend getrocknet, so dass auf dem weiteren Weg bis zum erneuten Rezirkulieren des Ad-/Absorbens 13 bzw. dem Abführen aus der gesamten Einrichtung 1 kein Zusammenbacken der Teilchen erfolgt.

Die aus dem Auslassanschluss 35 austretenden Ad-/Absorbensteilchen lagern sich überwiegend am Boden der Trocken-/Filtereinheit 23 ab. Ein gewisser Prozentsatz wird jedoch selbstverständlich vom Gasstrom in Richtung zum Feststoffabscheider 31 mitgerissen und lagert sich an dessen Filtern der Oberfläche an. Ist der Feststoffabscheider entsprechend mit Ad-/Absorbens belegt, so kann dieser beispielsweise durch das Zuführen eines Druckstoßes entgegen der Strömungsrichtung des Rauchgases gereinigt werden. Das vom Feststoffabscheider 31 abfallende Ad-/Absorbens lagert sich dann wiederum überwiegend am Boden der Trocken-/Filtereinheit 23 ab.

Am Boden der Trocken-/Filtereinheit 23 ist eine Sammeleinrichtung 39 vorgesehen, die sich vorzugsweise über den gesamten Bodenbereich der Trocken-/Filtereinheit 23 erstreckt. In jedem Fall muss sich die Sammeleinrichtung über den relevanten Bodenbereich unterhalb des Trockenbereichs 27 (insbesondere des Auslassanschlusses 35) und unterhalb des relevanten Bereichs des Filterbereichs 29 (insbesondere unterhalb des Feststoffabscheiders 31) erstrecken.

Die Sammeleinrichtung 39 kann, wie in der Figur dargestellt, als Förderband ausgebildet sein, welche das sich auf dem Förderband absetzende Ad-/Absorbens zu einer Abführöffnung 41 für das Ad-/Absorbens transportiert. Die Abführöffnung 41 für das Ad-/Absorbens 13 ist mit einer Fördereinrichtung 43 verbunden, welche den überwiegenden Teil des gesammelten Ad-/Absorbens über einen Zuführpfad 45 erneut der Ad-/Absorbens-Zuführvorrichtung 15 zuführt. Ein Teil des über die Abführöffnung 41 abgeförderten Ad-/Absorbens wird über einen Entsorgungspfad 47 einem Abfallbehälter 49 zugeführt.

Dabei kann die Menge pro Zeiteinheit an zugeführtem frischen Ad-/Absorbens beispielsweise konstant gehalten werden. Die Menge des zu entsorgenden Ad-/Absorbens kann dann mittels eines Fühlers bestimmt werden, der den Füllstand der sich an die Abführöffnung 41 für das Ad-/Absorbens anschließenden Abführpfades erfasst. Wird ein bestimmter Füllpegel überschritten, so wird so lange Ad-/Absorbens über den Entsorgungspfad 47 abgefördert, bis ein unterer Schwellwert erreicht ist.

Die Auslassöffnung 53 der Trocken-/Filtereinheit 23 ist über eine Rohrleitung 55 mit dem Kamin 5 verbunden. In der Rohrleitung 55 ist ein zweiter Ventilator 57 vorgesehen, der zusammen mit dem als Mischereinheit dienenden Ventilator 11 so dimensioniert und angesteuert werden kann, dass sich innerhalb des Strömungspfads zwischen der Rauchgas erzeugenden Einrichtung 3 und dem Kamin an bestimmten Positionen bestimmte Drücke einstellen oder zwischen bestimmten Positionen vorgegebene Druckdifferenzen erreicht werden. Die Rohrleitung 55 ist über eine Überbrückungsleitung 59 mit der Rohrleitung 7 so verbunden, dass im Notfall bei entsprechender Ansteuerung eines Schaltventils 61 in der Überbrückungsleitung 55 das Rauchgas unmittelbar vom Rauchgasanschluss der Rauchgas erzeugenden Einrichtung 3 zum Kamin strömen kann, ohne dass das Rauchgas durch den Ventilator 57 transportiert werden müsste.

Ein derartiger Notfall kann beispielsweise bei einem Stromausfall und damit einem Stillstand der beiden Ventilatoren 57 und 11 eintreten. Das Schaltventil 61 sollte dabei zumindest auch von Hand betätigbar sein.

Muss dagegen lediglich der Ventilator 11 und/oder die Trocken-/Filtereinheit 23 gewartet werden, so kann ein nach der Auslassöffnung 53 in der Rohrleitung 55 vorgesehenes weiteres Schaltventil 63 geschlossen werden. Gleichzeitig muss ein weiteres Schaltventil 65 geöffnet werden, welche die Rohrleitung 7 mit der Rohrleitung 55 derart verbindet, dass das Rauchgas vom Rauchgasanschluss der Rauchgas erzeugenden Einrichtung 3 mit dem Ansauganschluss des Ventilators 57 verbunden wird. In diesem Fall muss das Schaltventil 61 geschlossen bleiben. Gleichzeitig muss durch das Sperren eines weiteren Schaltventils 67 zwischen dem Abzweigpunkt für die Leitung, in welcher das Schaltventil 65 angeordnet ist, und dem Zuführanschluss 9 des Ventilators 11 geschlossen werden, um zu verhindern, dass zusätzlich Rauchgas in das Volumen der Trocken-/Filtereinheit 23 gefördert wird.

Im Normalbetrieb werden die Schaltventile 61 bis 67 in die in der Figur dargestellten Schaltstellungen gesteuert bzw. bewegt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. Einrichtung zur Reinigung von Rauchgas gewährleistet somit eine Reinigung des Rauchgases mit hohem Wirkungsgrad bei gleichzeitig äußerst geringem Raumbedarf.


Anspruch[de]
Vorrichtung zur Reinigung von Rauchgas

(a) mit einer Mischereinheit (11), welche ein Gehäuse mit einem Zuführanschluss (9) für das Zuführen des zu reinigenden Rauchgases aufweist,

(b) mit einer Zuführeinrichtung (9) für das Zuführen eines trockenen oder quasi-trockenen Ad-/Absorbens (13) in die Mischereinheit (11),

(i) wobei das Zuführen des Ad-/Absorbens (13) in eine Zuführleitung (7) für das Rauchgas erfolgt, welche mit dem Zuführanschluss (9) der Mischereinheit (11) verbunden ist, oder

(ii) wobei das Zuführen des Ad-/Absorbens (13) in die Mischereinheit (11) über einen separaten Zuführanschluss für das Ad-/Absorbens (13) des Gehäuses der Mischereinheit (11) erfolgt,

dadurch gekennzeichnet,

(c) dass die Mischereinheit als Ventilator (11) ausgebildet ist, der gleichzeitig zur Funktion des Mischens des Rauchgases mit dem Ad-/Absorbens (13) einen Unterdruck zum Ansaugen des zu reinigenden Rauchgases von einer Rauchgas erzeugenden Einrichtung (3) erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (11) als Radialventilator ausgebildet ist, insbesondere als herkömmlicher Radialventilator für den Betrieb von Rauchgasreinigungsanlagen. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslassanschluss (21) des Ventilators (11) mit einer Trockeneinheit (27, 23) verbunden ist oder in diese mündet und dass das Ad-/Absorbens (13) ein quasi-trockenes Ad-/Absorbens ist. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trockeneinheit (27, 23) ein oder mehrere stationäre Strömungsleitelemente (33) vorgesehen sind, die den Rauchgas-Ad-/Absorbens-Strom zum Zweck einer guten Trocknung umlenken. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassanschluss (21) des Ventilators (11) und/oder ein Einlassanschluss (25) der Trockeneinheit (27, 23) schlitzförmig ausgebildet sind und dass sich der Schlitz vorzugsweise über die gesamte Länge einer Seite des Querschnitts der Trockeneinheit (27, 23) erstreckt. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassanschluss (21) des Ventilators (11) und der schlitzförmig ausgebildete Einlassanschluss (25) der Trockeneinheit (27, 23) im Wesentlichen gleich große Querschnittflächen aufweisen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockeneinheit (27, 23) integriert mit einer Filtereinheit (29, 23) zu einer Trocken-/Filtereinheit (23) ausgebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Boden der Trocken-/Filtereinheit (23) eine Sammeleinrichtung (39) für sich darauf absetzendes Ad-/Absorbens (13) vorgesehen ist, welche das Ad-/Absorbens (13) einer Abführöffnung (41) zuführt. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammeleinrichtung (39) als Fördereinrichtung ausgebildet ist, die sich vorzugsweise über einen Filterbereich (29) und einen Trockenbereich (27) der Trocken-/Filtereinheit (23), vorzugsweise über deren gesamten Bodenbereich, erstreckt. Einrichtung zur Reinigung von Rauchgas mit einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche zwischen einer Rauchgas erzeugenden Einrichtung (3) und einem Kamin (5) angeordnet ist. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung nach der Vorrichtung (1) zur Reinigung von Rauchgas ein zweiter Ventilator (57) vorgesehen ist. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilatoren (11, 57) so dimensioniert und mit einer solchen Leistung betrieben werden, dass im Strömungspfad zwischen der Rauchgas erzeugenden Einrichtung (3) und dem Kamin (5) an vorbestimmten Positionen jeweils ein vorbestimmter Druck oder zwischen zwei Positionen eine vorbestimmte Druckdifferenz erzeugt wird.






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