DE102009034548A1

DE102009034548A1 - Rauchgasreinigung mittels CO2-Strahlwischer

Info

Publication number: DE102009034548A1
Application number: DE102009034548A
Authority: DE
Inventors: Christian Dr. Bergins; Torsten Buddenberg
Original assignee: Hitachi Power Europe GmbH
Current assignee: Hitachi Power Europe GmbH
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2011-04-07

Abstract

Bei einem Verfahren zur Reinigung eines Rauch- oder Abgases, insbesondere einer großtechnischen Anlage, mittels mindestens zweier Gaswäscherstufen (I, II, III, IV), wobei in mindestens einer Gaswäscherstufe (II, III) eine CO-Wäsche durchgeführt wird, soll eine Lösung geschaffen werden, die es ermöglicht, großtechnisch in konstruktiv vorteilhafter Weise eine CO-Gaswäsche durchzuführen. Dies wird dadurch erreicht, dass in mindestens einer Gaswäscherstufe (II, IV) eine Gaswäsche mittels mindestens eines Strahlwäschers (33, 34) oder Venturiwäschers durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Reinigung eines Rauchgas- oder Abgases, insbesondere einer großtechnischen Anlage, mittels mindestens zweier Gaswäscherstufen, wobei in mindestens einer Gaswäscherstufe eine CO₂-Wäsche durchgeführt wird.
Weiterhin richtet sich die Erfindung auf einen Gaswäscher, insbesondere einer großtechnischen Anlage, mit mindestens zwei Gaswäscherstufen zur Reinigung eines Rauchgas- oder Abgasstroms, wobei mindestens eine Gaswäscherstufe als CO₂-Wäsche ausgebildet ist.
Im Zusammenhang mit der Klimadiskussion wird weltweit die CO₂-Problematik erörtert. In diesem Zusammenhang werden auch Lösungen gesucht, um aus dem Rauchgas oder Abgas großtechnischer Anlagen, wie kohlenstoffbefeuerten Kraftwerken, Metallerzeugungsanlagen, beispielsweise Hochöfen, oder Zementherstellungsanlagen, gasförmiges Kohlendioxid entfernen zu können. Hierfür bietet sich eine so genannte CO₂-Wäsche mittels eines Absorbens zur chemischen Absorption des Kohlendioxids an Hierfür müssen Anlagenkonzepte und Gasreinigungs- bzw. Gaswäschekonzepte entwickelt werden, die großtechnisch einsetzbar sind. Derzeit gibt es keine in großtechnischen Anlagen realisierten Gaswäscher zur Durchführung einer CO₂-Wäsche.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, großtechnisch in konstruktiv vorteilhafter Weise eine CO₂-Gaswäsche durchzuführen.
Bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in mindestens einer Gaswäscherstufe eine Gaswäsche mittels mindestens eines Strahlwäschers oder Venturiwäschers durchgeführt wird.
Ebenso wird die vorstehende Aufgabe bei einem Gaswäscher der eingangs näher bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Gaswäscherstufe als Strahlwäscher oder Venturiwäscher mit darin im Gleichstrom zur Waschflüssigkeit geführtem Rauchgas- oder Abgasstrom ausgebildet ist und/oder zumindest einen Strahlwäscher oder Venturiwäscher aufweist.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung mindestens einer Gaswäscherstufe als Strahlwäscher oder Venturiwäscher, so dass in dieser Gaswäscherstufe eine Gaswäsche mittels eines Strahlwäschers oder Venturiwäschers durchgeführt wird, lässt sich in konstruktiv vorteilhafter Weise eine mehrstufige, mindestens zweistufige Gaswäsche zur CO₂-Wäsche ausbilden. Strahlwäscher und Venturiwäscher haben den Vorteil, dass durch den in den Gaswäscher eintretenden Strahl aus Waschflüssigkeit so viel kinetische Energie eingebracht und ein solcher Druck aufgebaut wird, dass darin das zu waschende Rauchgas oder Abgas im Gleichstrom mit der Waschflüssigkeit ohne weitere Hilfsaggregate wie beispielsweise Gebläse, transportiert werden kann und wird. Ein solcher Strahlwäscher oder Venturiwäscher lässt sich dann mit einer zweiten Gaswäscherstufe, die vor oder nachgeschaltet sein kann, um die aus einer oder mehreren im Prinzip beliebig ausgeführten Wäscherkomponenten, wie ebenfalls einem Strahlwäscher, aber auch einer Absorber- oder Einbautenkolonne, oder einem offenen Sprühabsorber oder einem Venturiwäscher, erweitern und beliebig kombinieren. Da der zu reinigende Rauchgas- oder Abgasstrom von der der Gaswäsche vorgeschalteten Feuerungsvorrichtung mit dieser gegebenenfalls nachgeschalteter und der Gaswäsche ebenfalls vorgeschalteter Vorreinigung des Rauchgas- oder Abgasstromes mit einem gewissen Förderdruck zu der Gaswäsche gefördert wird, reicht die Ausbildung von Strahlwäschern oder Venturiwäschern dann aus, um den zu reinigenden bzw. zu waschenden Rauchgas- oder Abgasstrom durch den Gaswäscher und seine Gaswäscherstufen hindurch zu fördern. Insbesondere ist es aufgrund der Erfindung nicht mehr notwendig, an Gaswäscherkomponenten, in denen Waschflüssigkeit und zu reinigendes Rauchgas oder Abgas im Gegenstrom zueinander strömen, wobei das Rauchgas oder Abgas die jeweilige Gaswäscherkomponente von unten nach oben durchströmt, daran anschließende Leerschächte vorzusehen, um den Rauchgas- oder Abgasstrom wieder nach unten zu führen, so dass er dann in die nächste, als Gegenstromwäscher ausgebildete Gaswäscherkomponente einströmt. Ebenso ist es nun nicht mehr notwendig, alternativ zu solchen Leerschächten Gaswäscherkomponenten vorzusehen, die, beispielsweise alternativ zu den vorstehend beschriebenen Leerschächten, Gaswäscherkomponenten aufweisen, die mit einem Gebläse ausgestattet sind, und mittels welcher die Förderung des Rauchgas- oder Abgasstromes in der und durch die Gaswäscherkomponente aufrechterhalten wird. Solche Gaswäscherkomponenten weisen beispielsweise kopf- oder deckenseitig aufgehängte Ventilator- oder Gebläseräder auf, was konstruktiv einen deutlichen Aufwand mit sich bringt, um eine statisch gesicherte Aufhängung eines solchen Gebläses und damit eine statisch gesicherte Ausbildung der Gaswäscherkomponente sicherzustellen. Solche Gebläse induzieren nämlich eine deutliche Vibration in die jeweilige Gaswäscherkomponente und/oder die für ihre Aufhängung oder Lagerung vorgesehenen Konstruktionselemente. Diese konstruktiven Maßnahmen entfallen alle bei einem Strahlwäscher oder Venturiwäscher, so dass es durch die Integration eines oder mehrerer Strahlwäscher oder Venturiwäscher in eine mindestens zweistufige Gaswäsche möglich ist, diese Gaswäsche und damit den aus diesen Gaswäscherstufen bestehenden Gaswäscher an sich gebläsefrei, d. h. ohne ein für die Förderung des Rauchgas- oder Abgasstroms notwendiges Gebläse auszubilden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Gaswäschers sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass der Gaswäscher eine Vorwäsche und/oder eine CO₂-Wäsche und/oder eine Nachwäsche in Form eines Strahlwäschers oder Venturiwäschers und/oder einer mindestens einen Strahlwäscher oder Venturiwäscher umfassenden Gaswäscherstufe aufweist. Ebenso sieht das Verfahren in Ausgestaltung vor, dass in dem mindestens einen oder mehreren Strahlwäscher(n) oder Venturiwäscher(n) eine Vorwäsche und/oder eine CO₂-Wäsche und/oder eine Nachwäsche durchgeführt wird/werden. Erfindungsgemäß ist es also möglich, bei einem mehrstufigen, mindestens aber zweistufigen, Gaswäscher jede Gaswäscherstufe als Strahlwäscher oder Venturiwäscher auszubilden. Hierbei ist es allerdings zweckmäßig, dass zwischen zwei als Strahlwäscher oder Venturiwäscher ausgebildeten Gaswäscherkomponenten in Strömungsrichtung des Rauchgasstromes oder Abgasstromes ein Gegenstromwäscher, also ein Gaswäscher mit im Gegenstrom geführtem Rauchgas/Abgas und Waschflüssigkeit, vorgesehen ist. Im Übrigen aber kann der Strahlwäscher oder Venturiwäscher an jeder beliebigen Position eines Gaswäschers angeordnet sein, sofern dies gewünscht wird.
Mittels des Strahlwäschers oder Venturiwäschers kann eine Vorwäsche durchgeführt werden, die sich insbesondere dann anbietet, wenn nach einer Entschwefelung noch saure und/oder schwefelhaltige Gaskomponenten zu entfernen sind. In diesem Falle wird in der Vorwäsche zweckmäßigerweise eine NaOH-haltige oder eine Ca(OH)₂-haltige Lösung als Waschflüssigkeit versprüht. Eine Nachwäsche wird vorzugsweise mit Wasser als Waschflüssigkeit ausgeführt. Hierbei können dem Wasser gegebenenfalls Zusätze zur Unterstützung der Absorptionswirkung beigefügt sein. Im Rahmen einer CO₂-Wäsche können alle bekannten CO₂-Waschflüssigkeiten Verwendung finden.
Da der Gaswäscher verfahrenstechnisch und konstruktiv für die Durchführung einer CO₂-Gaswäsche ausgelegt ist, muss zumindest eine Gaswäscherstufe als CO₂-Wäscher ausgestaltet sein. Diese Gaswäscherstufe kann eine übliche, im Gleichstrom oder im Gegenstrom betriebene Gaswäscherkomponente, aber auch ein CO₂-Strahlwäscher oder Venturiwäscher sein. Auch die Kombination zweier unmittelbar hintereinander geschalteter CO₂-Wäscher, von welchen einer ein CO₂-Strahlwäscher oder -Venturiwäscher ist, ist möglich. In Ausgestaltung sieht die Erfindung daher ebenfalls vor, dass der Strahlwäscher oder Venturiwäscher einer als CO₂-Wäsche ausgebildeten Gaswäscherstufe vor- oder nachgeschaltet ist sowie, dass die Gaswäsche mittels mindestens eines Strahlwäschers oder Venturiwäschers in Rauchgas- oder Abgasströmungsrichtung unmittelbar vor oder nach einer eine CO₂-Wäsche ausbildenden Gaswäscherstufe durchgeführt wird.
In dem Fall, dass ein Strahlwäscher oder Venturiwäscher einer als CO₂-Wäsche ausgebildeten Gaswäscherstufe vor- oder nachgeschaltet ist, ist es besonders zweckmäßig, wenn diese, die Gaswäscherstufe ausbildende CO₂-Wäsche in Form einer Absorberkolonne ausgebildet ist, was die Erfindung ebenfalls vorsieht. In vorteilhafter Weise sind dann Gaswäscherkomponenten miteinander kombiniert, wobei in einer Gaswäscherkomponente eine Gaswäsche im Gleichstrom von Waschflüssigkeit und Rauchgas- oder Abgasstrom erfolgt und in der anderen die Wäsche im Gegenstrom erfolgt.
Alternativ zu einem Strahlwäscher oder Venturiwäscher können auch Wäscher oder Gaswäscherkomponenten Verwendung finden, die ein deckenseitig aufgehängtes Radialgebläse aufweisen und die notwendige kinetische Energie aufbringen, um den Rauchgas- oder Abgasstrom durch diese jeweilige Wäscherkomponente zu fördern. In diesem Falle ist der gesamte Gaswäscher dann nicht mehr gebläsefrei, es lassen sich aber insbesondere in Kombination mit einem Strahlwäscher oder einem Venturiwäscher gegebenenfalls vorteilhafte Kombinationen mehrerer Gaswäscherstufen realisieren. Die Erfindung sieht daher in Weiterbildung der Erfindung einen Gaswäscher vor, bei welchem mindestens eine Gaswäscherstufe in Form eines Wäschers mit, insbesondere deckenseitig an der zugeordneten Gaswäscherkomponente angeordnetem, vertikal wirkendem Gebläse, vorzugsweise Radialgebläse, ausgebildet ist.
Natürlich ist es auch möglich, Gaswäscher zu konstruieren, bei welchen keine Gaswäscherstufe als Venturiwäscher oder Gaswäscher ausgebildet ist, und bei welchen dennoch mindestens eine, gegebenenfalls auch alle, Gaswäscherstufen mit dem vorstehend genannten, deckenseitig an einer oder mehreren Gaswäscherkomponenten angeordneten Gebläse ausgestattet ist/sind.
Da das in einer jeweiligen Gaswäscherstufe oder in einer jeweiligen Gaswäscherkomponente verwendete Absorbens oder die darin verwendete Waschflüssigkeit sich während des Kontaktes mit dem im Gleichstrom oder im Gegenstrom fließenden Rauchgasstrom aber Abgasstrom erwärmt, ist es zweckmäßig, dass das Absorbens oder die Waschflüssigkeit nach Durchströmen einer jeweiligen oder gegebenenfalls auch zweier aufeinander folgender Waschstufen einer Kühlung zugeführt wird. Die Erfindung sieht daher schließlich in weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch vor, dass die umlaufende Waschflüssigkeit gekühlt wird. Hierbei ist es beispielsweise bei zwei aufeinanderfolgend angeordneten und als CO₂-Wäsche ausgebildeten Gaswäscherstufen möglich, das Absorbens oder die Waschflüssigkeit nach Verlassen der ersten Gaswäscherstufe und vor dem Wiedereintritt in die zweite Gaswäscherstufe einer Kühlung, insbesondere einer Zwischenkühlung, zu unterwerfen. Ebenso ist es möglich, beispielsweise eine vorgeschaltete NaOH-Wäsche mit einer Kühlung der Waschflüssigkeit vorzusehen. Hierbei kann innerhalb der Gaswäscherkomponente dieser Gaswäscherstufe ein Kühler angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, extern außerhalb der eigentlichen Gaswäscherkomponente einen Kühler für die umlaufende oder rückgeführte Waschflüssigkeit vorzusehen. Diese Kühlungen können unabhängig davon vorgesehen sein, ob die Waschflüssigkeit oder das Absorbens in der jeweiligen Gerätewäscherstufe im Gleichstrom oder im Gegenstrom mit dem zu reinigenden Rauchgas oder Abgas geführt wird.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in
1 in schematischer Darstellung eine Aufsicht auf Strömungsquerschnitte eines mehrstufigen CO₂-Gaswäschers,
2 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch den CO₂-Rauchgaswäscher nach 1,
3 einen mehrstufigen Gaswäscher mit zwei parallel angeordneten Gaswäscherstraßen,
4a–4c verschiedene Strömungsquerschnittsformen von Gaswäscherkomponenten und in
5 mehrere aneinandergrenzend angeordnete Gaswäscherkomponenten mit einem Strömungsquerschnitt gemäß Ausführungsform nach 4b.
Der in 1 insgesamt mit 1 bezeichnete Gaswäscher umfasst vier Gaswäscherstufen I, II, III und IV, die jeweils aus einer oder mehreren benachbart und aneinander angrenzend angeordneten Gaswäscherkomponenten 2 bis 11 bestehen. Der Gaswäscher 1 ist insbesondere zur Reinigung eines Rauch- oder Abgases einer großtechnischen Anlage, vorzugsweise einer kohlenstoffbefeuerten Vorrichtung oder Feuerungsanlage vorgesehen. Der Gaswäscher 1 ist insbesondere zur Reinigung des entstehenden Rauch- oder Abgases einer mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff befeuerten Vorrichtung mit zugeordnetem Dampferzeuger nachgeschaltet, wobei die befeuerte Vorrichtung insbesondere ein Dampferzeuger oder Brennraum eines Kraftwerks, ein Ofen zur Metallerzeugung, insbesondere Eisenerzeugung, oder ein Ofen zur Zementklinkerherstellung sein kann. Im Ausführungsbeispiel sind die Gaswäscherkomponenten 2 bis 11 hohlkörperförmig ausgebildet, wobei die Gaswäscherstufen I und III von jeweils einer Gaswäscherkomponente 2, 7 gebildet wird, wohingegen die Gaswäscherstufen II und IV von jeweils vier Gaswäscherkomponenten 3, 4, 5, 6 bzw. 8, 9, 10, 11 gebildet werden. Bezüglich der Strömungsrichtung des zu reinigenden Rauchgas- oder Abgasstromes sind die Gaswäscherstufen I, II, III und IV in Reihe geschaltet, so dass das zu reinigende Rauchgas oder Abgas zunächst die Gaswäscherstufe I, dann die Gaswäscherstufe II, danach die Gaswäscherstufe III und abschließend die Gaswäscherstufe IV durchströmt. Entsprechend sind die Gaswäscherkomponenten 2, gefolgt von den Gaswäscherkomponenten 3, 4, 5, 6, gefolgt von der Gaswäscherkomponente 7 und diese gefolgt von den Gaswäscherkomponenten 8, 9, 10 und 11 ebenfalls bezüglich des zu reinigenden Rauchgas- oder Abgasstromes in Reihe geschaltet. Innerhalb der Gaswäscherstufen II und IV sind die jeweiligen Gaswäscherkomponenten 3 bis 6 und 8 bis 11 bezüglich des Rauchgas- oder Abgasstromes parallel zueinander angeordnet, so dass in ihnen das jeweils zu reinigende Rauchgas oder Abgas getrennt zu dem in den benachbarten Gaswäscherkomponenten geführt wird. Der gasdurchströmte Strömungsquerschnitt oder konstruktive Querschnitt einer jeden Gaswäscherkomponente 2 bis 11 ist im Wesentlichen rechteckig ausgebildet. Weiterhin sind die Gaswäscherkomponenten 2 bis 11 jeweils so zueinander und aneinander angrenzend angeordnet, dass benachbarte Gaswäscherkomponenten jeweils zumindest einen gemeinsamen Begrenzungswandbereich oder Begrenzungswandungsbereich oder eine gemeinsame Begrenzungswand oder eine gemeinsame Begrenzungswandung der die jeweiligen Gaswäscherstufen I, II, III und IV begrenzenden Gaswäscherwände oder Wandungen 12, 13, 14 und 15 aufweisen, soweit man die benachbarte und angrenzende Anordnung der Gaswäscherkomponenten 2 bis 11 in Richtung der Gaswäscherstufen I bis IV von jeweils einer Gaswäscherstufe zur nächsten Gaswäscherstufe betrachtet. Darüber hinaus weisen die innerhalb der Gaswäscherstufen II und IV jeweils benachbart zueinander angeordneten Gaswäscherkomponenten der jeweiligen Gaswäscherkomponenten 3 bis 6 und 8 bis 11 ebenfalls eine gemeinsame, den gasdurchströmten Strömungsquerschnitt begrenzende Begrenzungswand oder Begrenzungswandung auf. Der Gaswäscher l weist mindestens zwei Gaswäscherkomponenten auf, wovon eine als Strahlwäscher 33, 34 ausgebildet ist. Die Gaswäscherkomponenten 2 bis 11 sind so angeordnet und ausgerichtet, dass jede der Gaswäscherkomponenten 2 bis 11 einer jeweiligen Gaswäscherstufe I bis IV jeweils mindestens eine gemeinsame Begrenzungswand oder Begrenzungswandung oder mindestens einen gemeinsamen Begrenzungswand- oder Begrenzungswandungsbereich mit einer jeweils angrenzenden Gaswäscherkomponente einer benachbarten Gaswäscherstufe und/oder der jeweiligen Gaswäscherstufe ausbildet. Im Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 weist die Gaswäscherkomponente 2 gemeinsame Begrenzungswandbereiche mit den Gaswäscherkomponenten 3, 4, 5 und 6 auf, wobei wiederum die Gaswäscherkomponenten 3 und 4, 4 und 5 sowie 5 und 6 jeweils eine gemeinsame Begrenzungswand miteinander ausbilden. Des Weiteren bilden die Gaswäscherkomponenten 3 bis 6 mit der Gaswäscherkomponente 7 die gemeinsame Begrenzungswand 14 aus. Die Gaswäscherkomponenten 8 bis 11 wiederum bilden mit der Gaswäscherkomponente 7 jeweils Teilbereiche der gemeinsamen Gaswäscherwand 15 miteinander aus. Hier bilden wiederum jeweils die Gaswäscherkomponenten 8 und 9, 9 und 10 sowie 10 und 11 darüber hinaus untereinander jeweils eine gemeinsame Begrenzungswand aus.
Von den vorstehend erwähnten Gaswäscherkomponenten sind die Gaswäscherkomponenten 3 bis 6 der Gaswäscherstufe II und die Gaswäscherkomponenten 8 bis 11 der Gaswäscherstufe IV als Strahlwäscher 33 und 34 ausgebildet. Hierbei ist es natürlich auch möglich, dass die Gaswäscherkomponenten 3 bis 6 sowie 8 bis 11 mit Abstand zu den angrenzenden Gaswäscherstufen in Form von – wie aus dem Stand der Technik bekannt – beabstandet zueinander aufgestellten Gaswäschern mit rundem Strömungsquerschnitt ausgebildet sind.
Die die Gaswäscherstufen I bis IV ausbildenden Gaswäscherkomponenten 2 bis 11 sind insgesamt zu einer so genannten Gaswäscherstraße zusammengefasst.
Auch ist es natürlich möglich, andere Reihenfolgen und Kombinationen von Gaswäscherstufen als die im Ausführungsbeispiel erläuterte Kombination, vorzusehen. Erfindungsgemäß wichtig ist lediglich, dass mindestens eine Gaswäscherstufe als Strahlwäscher mit darin in Gleichstrom zur Waschflüssigkeit geführtem Rauchgas- oder Abgasstrom ausgebildet ist und dass der Gaswäscher insgesamt mindestens zwei Gaswäscherstufen aufweist, wobei zumindest eine Gaswäscherstufe als CO₂-Wäsche ausgebildet ist. Im Rahmen dieser Mindestvoraussetzungen sind dann alle für den jeweiligen Einsatzfall zweckmäßigen und verfahrenstechnisch vorteilhaften Kombinationen auch mit anderen, ergänzenden Gaswäscherstufen möglich.
Im Ausführungsbeispiel sind die die Gaswäscherstufen I bis IV ausbildenden Gaswäscherkomponenten 2 bis 11 insgesamt zu einer so genannten Gaswäscherstraße zusammengefasst.
Wie aus der 3 ersichtlich ist, kann die Anordnung gemäß 1 aber auch in zwei parallel zueinander angeordnete Gaswäscherstraßen 16, 17 aufgeteilt sein. In diesem Falle sind die Gaswäscherkomponenten 2 und 7 in Gaswäscherkomponenten 2', 2'' und 7' und 7'' aufteilt und sind die Gaswäscherkomponenten 5 und 6 sowie 10 und 11 einerseits und 3 und 4 und 8 und 9 andererseits jeweils einer Gaswäscherstraße zugeordnet. In dem Ausführungsbeispiel nach der 3 sind somit die Gaswäscherstufe I bis IV aus den beiden parallel zueinander angeordneten Gaswäscherstraßen 16 und 17 aufgebaut, wobei die Gaswäscherstraße 16 die in Bezug auf die Rauchgasströmungsrichtung in Reihe geschalteten Gaswäscherkomponenten 2'', 5, 6, 7', 10 und 11 umfasst sowie die Gaswäscherstraße 17 aus den in Rauchgasströmungsrichtung parallel angeordneten und geschalteten Gaswäscherkomponenten 2'', 3, 4, 7'', 8 und 9 gebildet ist. Hierbei weisen die beiden parallel zueinander angeordneten Gaswäscherstraßen 16 und 17 ebenfalls die gemeinsame Begrenzungswand oder gemeinsame Begrenzungswandung 18 auf.
Die jeweiligen Querschnitte oder gasdurchströmten Strömungsquerschnitte der Gaswäscherkomponenten 2 bis 11 sind im Wesentlichen eckige, insbesondere rechteckförmig, ausgebildet, wobei der Begriff „im Wesentlichen” nicht ausschließt, dass Eckkantenbereiche gerundet oder abgeschrägt ausgebildet sind, wie dies für jeweils zwei benachbarte Gaswäscherkomponenten B oder C den 4b und 4c zu entnehmen ist. Durch diese Ausführungsformen ergeben sich am Ende der jeweiligen gemeinsamen Wand oder gemeinsamen Wandung 19, 20 jeweils Bereiche, in welchen die aneinandergrenzenden Gaswäscherkomponenten B oder C tragende oder stabilisierende Stahl- und/oder Tragstrukturen 31 angeordnet sein können. Hierbei ist die Dimensionierung der Abrundung oder Abschrägung der jeweiligen Eckkantenbereiche so gewählt, dass dennoch die entsprechend ausgeformten Gaswäscherkomponenten B oder C beliebig mit jeder ihrer Seitenflächen zur Ausbildung einer gemeinsamen Begrenzungswand oder einer gemeinsamen Begrenzungswandung an eine benachbarte, ebenso ausgeformte Gaswäscherkomponente angeordnet sein können, wie dies in der 5 für vier benachbarte Gaswäscherkomponenten B dargestellt ist, von welchen jeweils zwei miteinander eine gemeinsame Begrenzungswand oder Begrenzungswandung ausbilden. Den einfachsten Fall von querschnittlich rechteckig, in diesem Fall quadratisch, ausgebildeten zwei Gaswäscherkomponenten ist in der 4a dargestellt.
Wie aus der 1 ersichtlich ist, wird durch die jeweils aneinander grenzende Wände oder Wandbereiche aufweisende Anordnung der Gaswäscherkomponenten 2 bis 11 insgesamt ein Gaswäscher 1 in Form eines mehr oder weniger einheitlichen oder ganzheitlichen Gaswäscherblockes ausgebildet, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass die einzelnen Gaswäscherstufen I bis IV in einem gemeinsamen Gaswäschergehäuse zusammengefasst sind, wobei es natürlich Höhenunterschiede geben kann, wie dies aus der schematischen Längsschnittansicht der 2 ersichtlich ist.
In dem Gaswäscher 1 wird eine Gaswäsche des Rauchgases oder Abgases mittels chemischer Absorption durchgeführt. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Gaswäscherstufe I als Vorwäsche mit einer NaOH-haltigen Waschlösung als Absorbens, gefolgt von einer die Gaswäscherstufen II bis IV umfassenden, eigentlichen CO₂-Wäsche, ausgebildet. Es kann aber auch möglich sein, alle vier Gaswäscherstufen I bis IV als CO₂-Wäsche auszubilden. Als Mindestausstattung muss der Gaswäscher 1 zwei Gaswäscherstufen, wovon mindestens eine als CO₂-Wäsche und mindestens eine in Form eines Strahlwäschers ausgebildet ist, umfassen.
Wie in den 1 und 2 durch Pfeile angedeutet, strömt das zu behandelnde Rauchgas oder Abgas durch die Zuführungsleitung 21 in die die Gaswäscherstufe I ausbildende Gaswäscherkomponente 2 ein, strömt dann in eine der die Gaswäscherstufe II ausbildenden Gaswäscherkomponenten 3 bis 6 in Form von Strahlwäschern 33 ein, verlässt die jeweilige Gaswäscherkomponente 3 bis 6 durch Einströmen in die die Gaswäscherstufe III ausbildende Gaswäscherkomponente 7 und strömt dann in jeweils eine der die Gaswäscherstufe IV ausbildenden Gaswäscherkomponenten 8 bis 11 in Form von Strahlwäschern 34 ein, bevor das Abgas dann nach Austritt aus der jeweiligen Gaswäscherkomponente 8 bis 11 durch die Ableitung 22 den Gaswäscher 1 verlässt. Um den Übertritt von jeweils einer Gaswäscherstufe in die nächste zu ermöglichen, sind in den Begrenzungswänden oder Gaswäscherwänden der jeweils in einer Gaswäscherstraße 16, 17 zusammengefassten Gaswäscherkomponenten entsprechende Durchbrechungen oder aber die einzelnen Gaswäscherkomponenten verbindende Rohrleitungen vorgesehen. Bei mehreren parallel angeordneten Gaswäscherstraßen 16, 17 kann vorgesehen sein, die die erste Gaswäscherstufe ausbildenden Gaswäscherkomponenten 2' und 2'' trennende Begrenzungswand 18 in diesem Bereich ebenfalls mit Durchbrechungen auszustatten. Es ist aber auch möglich, die beiden parallelen Gaswäscherstraßen 16, 17 getrennt zu halten und jeweils eine separate Zuführungsleitung 21 sowohl zu der Gaswäscherkomponente 2' als auch zu der Gaswäscherkomponente 2'' vorzusehen.
In der Gaswäscherstufe I findet in der Gaswäscherkomponente 2 eine Vorwäsche oder Vorreinigung des zu behandelnden Abgases zum Auswaschen von SO₂, SO₃, HCl, HF, Hg und Staub statt. Hierbei wird das Absorbens oder die Waschflüssigkeit im Umlauf geführt, d. h. aus dem Sumpf der Gaswäscherkomponente 2 zu Sprühdüsen oder Sprühbalken 24 gepumpt, mittels welcher das zu reinigende Abgas im Gegenstrom mit dem Absorbens/der Waschflüssigkeit besprüht wird. Die umgewälzte Waschflüssigkeit kann dabei gekühlt werden, um in der Gaswäscherkomponente 2 gleichzeitig auch eine Kühlung des Abgases auf die gewünschte CO₂-Abscheidetemperatur zu erzielen. Bei dem Absorbens dieser Stufe handelt es sich um eine NaOH-Lösung, wobei es sich aber durchaus auch um eine Ca(OH)₂-Lösung handeln kann. In Bezug auf die vorstehend genannten Gasinhaltsstoffe kann diese erste Gaswäscherstufe I die Hauptbehandlungsstufe sein. Es ist aber auch möglich, in dieser Gaswäscherstufe I eine einer vorhergehenden Entschwefelung folgende Nachreinigung durchzuführen. Bei der Gaswäscherkomponente 2 handelt es sich um einen offenen Sprühabsorber.
Dieser NaOH-Vorwäsche folgt dann in den Gaswäscherstufen II und III die eigentliche CO₂-Abscheidung. Die Gaswäscherkomponenten 3 bis 6 sind als Strahlwäscher 33 ausgeführt, können aber auch als Venturiwäscher oder offener Gleichstromsprühabsorber ausgeführt sein, wenn eine andere Gaswäscherstufe, im Ausführungsbeispiel eine der Gaswäscherstufen I, II oder IV, in Form von mindestens einem Strahlwäscher ausgebildet ist.
Die Gaswäscherkomponente 2 durchströmt das Abgas von unten durch die Zuführleitung 21 eintretend nach oben und strömt dann im oberen Bereich der Gaswäscherkomponente 2 durch Durchbrechungen in die einer oder mehreren Durchbrechungen jeweils benachbarte Strahlwäscher-Gaswäscherkomponente 3, 4, 5 oder 6 der Gaswäscherstufe II. Hier strömt das Abgas oder Rauchgas dann im Gleichstrom mit dem versprühten CO₂-Absorbens 25, wobei es sich um eine hierfür bekannte Waschflüssigkeit handeln kann, die beispielsweise Amine, Aminosäuresalze, MEA, DEA, NH₄OH K₂CO₂ oder Na₂CO₃ enthält. Nach Durchströmen der Gaswäscherstufe II von oben nach unten tritt das Rauchgas oder Abgas unten in die Gaswäscherkomponente 7 der Gaswäscherstufe III ein und durchströmt diese von unten nach oben im Gegenstrom zu der dort durch Sprühdüsen 26 versprühten Waschflüssigkeit oder dem versprühten CO₂-Absorbens. Die Gaswäscherkomponente 7 ist im Ausführungsbeispiel als mit Packungen 32 versehene Einbautenkolonne ausgebildet, wobei die Packungen oder Einbauten strukturiert oder geschüttet ausgebildet sein können. Es ist aber auch möglich, die Gaswäscherkomponente 7 als offenen Sprühabsorber oder als Trayabsorber auszubilden.
Die Sümpfe 27, 28 der Gaswäscherkomponenten 3 bis 6 einerseits und der Gaswäscherkomponente 7 andererseits sind so ausgebildet, dass die in der Gaswäscherkomponente 7 versprühte Waschflüssigkeit von der in den Gaswäscherkomponenten 3 bis 6 versprühten Waschflüssigkeit getrennt gehalten wird. Je nach gewünschter Verfahrensführung kann es nun möglich sein, das CO₂-Absorbens oder die Waschflüssigkeit 25 in der Gaswäscherstufe II zu versprühen und dort im Sumpf 27 aufzufangen, vom Sumpf 27 den Sprühdüsen 26 zuzuführen, um die Waschflüssigkeit dann im Sumpf 28 der Gaswäscherkomponente 7 wieder aufzufangen und von dort einem Desorber zur Regenerierung zuzuführen, bevor sie dann wieder als Waschflüssigkeit 25 der Gaswäscherstufe II zugeführt wird. Es ist aber auch möglich, zunächst frische Waschflüssigkeit durch die Sprühdüsen 26 zu versprühen und vom Sumpf 28 dann der Gaswäscherstufe II als Waschflüssigkeit 25 zuzuführen und zu versprühen und dann vom Sumpf 27 aus einem Absorber zur Regeneration und Wiederrückführung zu den Sprühdüsen 26 zuzuleiten. Hierbei können Umläufe oder Rückläufe der jeweiligen Waschflüssigkeit oder des jeweiligen CO₂-Absorbens gekühlt sein. Natürlich ist es auch möglich, die Gaswäscherstufen II und III bezüglich der dort versprühten Waschflüssigkeit getrennt zu halten und diese aus dem jeweiligen Sumpf 27 oder 28 ausschließlich innerhalb der jeweiligen Gaswäscherstufe II oder III rückzuführen bzw. umlaufen zu lassen.
Nach Durchströmen der Gaswäscherkomponente 7 strömt das Rauchgas oder Abgas dann im oberen Bereich der Gaswäscherkomponente 7 durch jeweils eine Durchbrechung oder Öffnung in eine jeweils benachbarte der Gaswäscherkomponenten 8–11 der Gaswäscherstufe IV ein, die jeweils als Strahlwäscher 34 ausgebildet sind. Die Gaswäscherstufe IV wird von den Wänden 15 und 23 begrenzt. Die Gaswäscherkomponenten 8–11 sind als Strahlwäscher ausgebildet, können aber auch als Venturiwäscher oder offener Gleichstromsprühabsorber ausgebildet sein, wenn eine andere Gaswäscherstufe Strahlwäscher aufweist. In der Gaswäscherstufe IV wird Wasser 29 als Waschflüssigkeit versprüht, so dass hier eine Nachreinigung oder Nachwäsche erfolgt. Das Rauchgas oder Abgas durchströmt die jeweilige Gaswäscherkomponente 8–11 im Gleichstrom mit dem jeweiligen Wasserstrahl und strömt dann im unteren Bereich der jeweiligen Gaswäscherkomponente 8–11 der Gaswäscherstufe IV durch die Austrittsleitung oder Ableitung 22 aus dem Gaswäscher 1 aus. In dieser Nachwäsche wird das Rauchgas oder Abgas von mitgerissenen flüssigen oder gasförmigen Bestandteilen der Waschflüssigkeit, die in den Gaswäscherstufen I–III, insbesondere den Gaswäscherstufen II und III, versprüht wird, befreit, um die Emissionen im Rauchgas auf die vorgeschriebenen Grenzwerte zu beschränken. Das hier als Waschflüssigkeit versprühte Wasser kann die Reinigung bzw. die Nachwäsche unterstützende Zusätze enthalten.
In den Gaswäscherkomponenten der Gaswäscherstufen I und III sowie je nach Ausführungsform der Gaswäscherkomponenten der Gaswäscherstufe II auch in dieser, sind oberhalb der jeweiligen Sprühdüsen 24, 26, gegebenenfalls in mehreren Lagen übereinander angeordnet, Tropfenabscheider 30 angeordnet. Reichen diese und eine gegebenenfalls zusätzlich im Kopf beispielsweise der Gaswäscherstufe III angeordnete und ausgebildete Wasserwaschstufe für die notwendige Nachreinigung des Rauchgases oder Abgases aus, so kann auf die Gaswäscherstufe IV verzichtet werden.
Die in der Ausführungsform vorgesehene Kombination der Ausbildung der Gaswäscherstufe I in Form eines offenen Sprühabsorbers 2, der Gaswäscherstufe II in Form von mehreren Strahlwäschern 33, der Gaswäscherstufe III in Form einer Einbautenkolonne 7 sowie der Gaswäscherstufe IV in Form von Strahlwäschern 34 hat den Vorteil, dass in den aus den Strahlwäschern aufgebauten Gaswäscherstufe II und IV diese gleichzeitig die Pressung in den Rauchgasen erzeugen und so den Einsatz von Gebläsen für den Rauchgas- oder Abgastransport durch den Gaswäscher 1 unnötig machen, welche unerwünschte Wärme in den Gaswäscher 1 eintragen und die vorgesehenen Kühlmaßnahmen erschweren sowie statische und aufhängungstechnische Probleme mit sich bringen würden. Insofern handelt es sich bei dem Gaswäscher 1 auch um einen gebläsefreien Gaswäscher.
In einer alternativen Ausführungsform, die insbesondere dann notwendig ist, wenn ein hochschwefelhaltiges Rauch- oder Abgas in dem Gaswäscher behandelt werden soll, können die Gaswäscherstufen I und II zur Entschwefelung einer Gaswäsche genutzt werden, wobei dann in der Gaswäscherstufe I eine Kalksteinwäsche und in der Gaswäscherstufe II eine NaOH-Wäsche durchgeführt wird. Daran schließen sich dann in den Gaswäscherstufen III und IV CO₂-Wäschen an. Hierbei sind die Sümpfe und Flüssigkeitsumläufe zwischen den Gaswäscherstufe I/II einerseits und III/IV andererseits getrennt.
Falls es für die Nachreinigung zur Minderung der Waschmittelemissionen notwendig sein sollte, kann sich an die Gaswäscherstufen I–IV auch noch eine fünfte Gaswäscherstufe V in nicht dargestellter Weise anschließen, in welcher dann vorzugsweise im Gegenstrom das Rauchgas oder Abgas noch einer Wasserwäsche mit in der fünften Gaswäscherstufe vorgesehenen weiteren Tropfenabscheideeinrichtungen unterworfen wird.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass jede einzelne der Gaswäscherstufen, unabhängig vom vorstehenden Ausführungsbeispiel, mit einer Kühlung der umlaufenden Waschflüssigkeit ausgestattet sein kann. Hierbei kann die Kühlung mittels in die jeweilige Gaswäscherkomponente eingebauter Einrichtungen oder Vorrichtungen erfolgen, was beispielsweise dann zweckmäßig ist, wenn es sich bei dieser Gaswäscherstufe um eine NaOH-Wäsche handelt. Es ist aber auch möglich, Kühleinrichtungen außerhalb der jeweiligen Gaswäscherkomponente vorzusehen, welche von dem jeweiligen Absorbens oder der jeweiligen Waschflüssigkeit durchströmt wird. Insbesondere ist eine Zwischenkühlung zwischen zwei Gaswäscherstufen dann möglich und zweckmäßig, wenn es sich bei den Gaswäscherstufen um zwei in Strömungsrichtung des Rauchgases benachbarte CO₂-Wäschen handelt. Diese Zwischenkühlung kann dann unabhängig von der Strömungsrichtung der Waschflüssigkeit von einer Gaswäscherstufe zur anderen Gaswäscherstufe und auch unabhängig davon erfolgen, ob in der jeweiligen Gaswäscherstufe die Waschflüssigkeit oder das Absorbens im Gegenstrom oder im Gleichstrom zum zu reinigenden Rauchgas oder Abgas geführt wird. Insgesamt kann es somit vorgesehen sein,
dass gemeinsam oder alternativ eine Kühlung der umlaufenden Waschflüssigkeit in der Gaswäscherstufe I, einer NaOH- oder Ca(OH)₂-Vorwäsche, und damit eine Rauchgas(vor)kühlung durchgeführt wird, und/oder
dass – gegebenenfalls auch für einen Teilstrom der Waschflüssigkeit – eine Waschmittelzwischenkühlung auf Zwischenebenen des Absorbers der Gaswäscherstufe III durchgeführt wird, und/oder dass zwischen den Gaswäscherstufen II und III oder den Gaswäscherstufen III und II – je nach Strömungsrichtung der Waschflüssigkeit zwischen diesen beiden Gaswäscherstufen – eine Waschflüssigkeitzwischenkühlung durchgeführt wird.
Auch wenn im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ausschließlich Strahlwäscher 33, 34 beschrieben sind, so können anstelle dieser Strahlwäscher aber auch Venturiwäscher Verwendung finden. Hierbei sind jegliche Kombinationen möglich, beispielsweise kann mindestens eine Gaswäscherstufe einen Venturiwäscher und mindestens eine Gaswäscherstufe einen Strahlwäscher aufweisen.
Die in den Gaswäscherstufen II und III vorgesehenen und ausgebildeten Sümpfe 27 und 28 können je nach Verfahrensführung getrennt sein, so dass zwischen den Sümpfen 27 der Gaswäscherstufe II und dem Sumpf 28 der Gaswäscherstufe III keine Verbindung besteht. Hierbei können dann die Sümpfe 27 der einzelnen Gaswäscherkomponenten 3–6 der Gaswäscherstufe II ebenfalls voneinander getrennt sein, so dass jede Gaswäscherkomponente 3–6 ihre eigene Rücklaufführung oder Verbindung zu den Sprühdüsen 26 der Gaswäscherstufe III aufweist. Es ist aber auch möglich, dass die Gaswäscherkomponenten 3–6 der Gaswäscherstufe II einen gemeinsamen Sumpf 27 ausbilden. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die beiden Sümpfe 27 und 28 bzw. die Mehrzahl der Sümpfe 27 und der Sumpf 28 als ein gemeinsamer Sumpf für beide Gaswäscherstufen II und III ausgebildet sind.
Die einzelnen Gaswäscherkomponenten 2–11 des Gaswäschers 1 sind beim Ausführungsbeispiel insbesondere derart dimensioniert, dass beim Durchströmen einer Rauchgasmenge von 2.100.000 Nm³/h durch den Gaswäscher 1 dieser Rauchgasvolumenstrom mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 16 m/s in die Zuführleitung 21 oder Zuführöffnung eintritt und dann mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 4 m/s die Gaswäscherkomponente 2 von unten nach oben durchströmt. Die nachfolgenden Gaswäscherkomponenten 3–6 werden dann von oben bis unten mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 11 m/s durchströmt. Das unten in die Gaswäscherkomponente 7 eintretende Rauchgas durchströmt dieses dann von unten nach oben mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 2 m/s, bevor es dann in der Gaswäscherstufe IV von oben nach unten durch die dortigen Gaswäscherkomponenten 8–11 mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 9 m/s strömt.
Hierbei kann es natürlich auch vorgesehen sein, dass aus jedem der einzelnen Sümpfe oder einem gemeinsamen Sumpf 27 und/oder dem Sumpf 28 die darin aufgefangene Waschflüssigkeit jeweils einem Desorber zur Regenerierung zugeführt wird.
Bei dem mehrstufigen CO₂-Wäscher aneinandergrenzende CO₂-Gaswäscherkomponenten, die jeweils einen einzelnen Absorber oder Gaswäscher ausbilden, sind bezüglich ihres Konstruktionsquerschnittes und/oder gasdurchströmten Strömungsquerschnittes eckig, insbesondere rechteckig, ausgebildet, wobei dann eine gemeinsame Wand oder Wandung oder zumindest ein gemeinsamer Wandungsbereich oder Wandbereich vorhanden und ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass eine Wand oder Wandung zumindest gemeinsam von zwei benachbarten Gaswäscherkomponenten als integraler Bestandteil beider jeweiligen Gaswäscherkomponenten nutzbar ist. Hierdurch können tragende Wände und/oder tragende Wand- oder Wandungsbereiche und/oder tragende Stahlbauelemente von aneinandergrenzenden, benachbarten Absorbern oder Gaswäscherkomponenten gemeinsam genutzt werden. Eine bei ansonsten üblicherweise beabstandet zueinander aufgestellten Gaswäscherkomponenten notwendige Doppelausführung benachbarter Gaswäscherkomponentenwände entfällt. Dadurch wird der Bauaufwand, insbesondere der konstruktive Bauaufwand, vermindert. Weiterhin lässt sich durch diese konstruktive Ausgestaltung und Maßnahme ein mehrstufiger Gaswäscher modular aus Gaswäscherkomponenten unterschiedlicher Funktion aufbauen und zusammenstellen sowie dann vorteilhafterweise in einem, insbesondere kompakten, Gaswäscherblock und/oder einem gemeinsamen Gaswäschergehäuse zusammenfassen. Hierbei können einzelne Gaswäscherkomponenten Seitenlängen von bis zu 20 m aufweisen, die dann mit Gaswäscherkomponenten mit gegebenenfalls geringerer Seitenlänge als angrenzende Gaswäscherkomponente kombiniert werden. Hierbei werden die gemeinsamen Wände oder Wandbereiche vorzugsweise als selbsttragende Wände ausgelegt. Dadurch werden die einzelnen Wände oder Wandbereiche gegenüber üblicherweise rund und querschnittlich im Wesentlichen kreisförmig ausgebildeten Gaswäschern oder Absorbern schwerer, weil eine größere Wandstärke notwendig ist. Andererseits werden dafür aber fertigungstechnische Einsparungen erzielt, da keine gewölbten Seitenwandbereiche oder gebogenen Seitenwandbereiche hergestellt und miteinander verbunden werden müssen, sondern gerade durchgehende, insbesondere sowohl in Höhen- als auch in Breiten- oder Längsrichtung, hergestellt und miteinander verbunden werden. Dadurch lässt sich die Ausführung eines Gaswäschers konstruktiv einfacher und auch kostengünstiger – verglichen mit bekannten Bauformen von großtechnisch einsetzbaren Gaswäschern – realisieren.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch diese konstruktive Ausgestaltung sich die verschiedenen Gaswäscherkomponenten platzsparend aneinander angrenzend anordnen lassen und damit im Vergleich zu bisherigen Konstruktionen sich auf einer gegebenen Stell- oder Baufläche eine größere Gaswäscherkapazität und insbesondere die Kombination verschiedener, in ihrer Abfolge aufeinander abgestimmter Gaswäscherstufen realisieren lässt.
Zur Ausbildung eines mehrstufigen, insbesondere mindestens zwei Gaswäscherstufen zur Reinigung von Rauch- oder Abgas umfassenden Gaswäschers ist es von Vorteil und besonders zweckmäßig, wenn der Gaswäscher zwei oder mehr aneinander gereihte Gaswäscherkomponenten aufweist, die bezüglich des zu reinigenden Rauchgas- oder Abgasstromes in Reihe geschaltet sind. Bei dieser Ausführungsform sind dann die über eine gemeinsame Begrenzungswand oder eine gemeinsame Begrenzungswandung oder einen gemeinsamen Begrenzungswandbereich oder einen gemeinsamen Begrenzungswandungsbereich miteinander verbundenen Gaswäscherkomponenten jeweils unterschiedlichen Gaswäscherstufen zugeordnet.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass zumindest eine Gaswäscherstufe mehrere bezüglich des Rauch- oder Abgasstroms parallel zueinander angeordnete Gaswäscherkomponenten aufweist. In diesem Falle sind mindestens zwei über eine gemeinsame Begrenzungswand oder eine gemeinsame Begrenzungswandung oder einen gemeinsamen Begrenzungswandbereich oder einen gemeinsamen Begrenzungswandungsbereich miteinander verbundene Gaswäscherkomponenten in derselben Gaswäscherstufe angeordnet.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung besteht daher auch darin, dass jede Gaswäscherkomponente einer jeweiligen Gaswäscherstufe jeweils mindestens eine gemeinsame Begrenzungswand oder Begrenzungswandung oder mindestens einen gemeinsamen Begrenzungswand- oder Begrenzungswandungsbereich mit einer angrenzenden Gaswäscherkomponente einer benachbarten Gaswäscherstufe und/oder dieser jeweiligen Gaswäscherstufe ausbildet.
Wie anhand des Ausführungsbeispieles dargelegt, kann der Gaswäscher mehrere Gaswäscherkomponenten aufweisen, von denen beispielsweise eine sowohl eine gemeinsame Begrenzungswand zu einer Gaswäscherkomponente in einer benachbarten Gaswäscherstufe als auch eine gemeinsame Begrenzungswand zu einer Gaswäscherkomponente in derselben Gaswäscherstufe aufweist. Insgesamt lässt sich durch die Ausgestaltung und Ausformung des konstruktiven Querschnittes, insbesondere des gasdurchströmten Strömungsquerschnittes der einzelnen Gaswäscherkomponenten in flexibler Weise modular ein an die jeweils gestellten Rauchgas- oder Abgasbehandlungsanforderungen angepasster Gaswäscher kombinatorisch zusammenstellen.
Die vorstehend erwähnte gemeinsame „Wand” oder gemeinsame „Wandung” umfasst sowohl einlagige als auch mehrlagige Ausbildungen. Hierbei ist es natürlich so, dass an die gegenüberliegenden Außen- oder Oberflächen der jeweiligen Wand oder jeweiligen Wandung der innenseitige Strömungsquerschnitt nur einer der benachbarten Gaswäscherkomponenten angrenzt oder anliegt. Der Begriff „eckig” umfasst auch mehreckige, beispielsweise sechs- oder achteckige Formen, insbesondere aber rechteckige oder quadratische Ausbildungen eines gasdurchströmten Strömungsquerschnitts oder konstruktiven Querschnitts.
Wenn nun in Gasströmungsrichtung in Reihe hintereinander geschaltet aufeinanderfolgend mehrere Gaswäscherstufen mit jeweils mindestens einer darin angeordneten Gaswäscherkomponente vorgesehen sind, so bildet die Gesamtheit dieser Gaswäscherstufen eine Gaswäscherstraße, so dass mehrere bezüglich des Rauchgas- oder Abgasstromes zueinander in Reihe geschaltete Gaswäscherkomponenten und/oder Gaswäscherstufen eine Gaswäscherstraße ausbilden.
Im Sinne eines modularen und an die jeweils zu erfüllenden Anforderungen angepassten Aufbaus eines Gaswäschers ist es dann auch möglich, mehrere Gaswäscherstraßen parallel zueinander anzuordnen, wobei diese wiederum durch eine gemeinsame Wand und/oder einen gemeinsamen Wand(teil)bereich miteinander verbunden sind. Der Gaswäscher weist dann mehrere bezüglich des Rauchgas- oder Abgasstromes parallel zueinander angeordnete Gaswäscherstraßen auf, wobei benachbarte Gaswäscherstraßen vorzugsweise mittels mindestens eine gemeinsame Begrenzungswand oder Begrenzungswandung oder mindestens einen gemeinsamen Begrenzungswandbereich oder Begrenzungswandungsbereich aufweisen.
Da es insbesondere vorteilhaft ist, auf einer gegebenen Baufläche oder Stellfläche möglichst viel an Gaswäscherkapazität zur Verfügung zu stellen, ist vorgesehen, dass alle Gaswäscherkomponenten als dessen integraler Bestandteil in einem, insbesondere kompakten, Gaswäscherblock und/oder in einem gemeinsamen Gaswäschergehäuse zusammengefasst angeordnet sind. Hierbei bleibt es dann natürlich möglich, dass sich die einzelnen Gaswäscherkomponenten, insbesondere diejenigen der unterschiedlichen Gaswäscherstufen, in beispielsweise der Höhe oder hinsichtlich der Breite unterscheiden, so dass gegebenenfalls die Gasströmungsverbindung von einer Gaswäscherstufe zur nächst benachbarten Gaswäscherstufe nicht durch Öffnungen oder Durchbrechungen in der jeweiligen gemeinsamen Begrenzungswand oder Begrenzungswandung, sondern mittels die jeweiligen Gaswäscherkomponenten verbindender Rohrleitungen realisiert ist.
Bei dem Gaswäscher handelt es sich insbesondere um einen solchen, in welchem die Gaswäsche mittels chemischer Absorption erfolgt.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass der eigentlichen CO₂-Wäsche als erste Stufe eine Vorwäsche oder ein Vorwäscher zugeordnet ist, in welchem mit einer NaOH-haltigen oder Ca(OH)₂-haltigen Lösung saure Gaskomponenten aus dem zu behandelnden Rauch- oder Abgas, insbesondere SO₂, SO₃, HCl, HF, Hg, aber auch Staub und gegebenenfalls CO₂ durch Absorption an das Absorptionsmittel oder die Waschflüssigkeit entfernt wird. Der Gaswäscher weist eine Gaswäscherstufe, insbesondere die in Rauchgas- oder Abgasströmung erste Gaswäscherstufe, auf, in der eine NaOH-haltige oder Ca(OH)₂-haltige Lösung als Absorbens versprüht wird.
Weiterhin ist aber auch vorgesehen, dass der Gaswäscher mindestens eine Gaswäscherstufe aufweist, in der ein CO₂-Absorbens als Waschflüssigkeit versprüht wird. In diesem Fall besteht ein weiterer Vorteil des Gaswäschers darin, dass es aufgrund der räumlich eng benachbarten Anordnung der verschiedenen Gaswäscherstufen und Gaswäscherkomponenten möglich ist, das in den einzelnen Gaswäscherstufen jeweils versprühte CO₂-Absorbens oder die darin jeweils versprühte Waschflüssigkeit zwischen den einzelnen Gaswäscherstufen auszutauschen. Es ist möglich, dass zwischen einzelnen Gaswäscherstufen ein Austausch des darin jeweils versprühten CO₂-Absorbens erfolgt.
Eine insbesondere für die Rauchgasreinigung in fossil befeuerten Kraftwerksanlagen zweckmäßige Kombination von Gaswäscherstufen und Gaswäscherkomponenten lässt sich dadurch erzielen, dass der Gaswäscher vier Gaswäscherstufen umfasst, wovon die erste in Form mindestens eines offenen Sprühabsorbers, die zweite in Form mindestens eines Strahlwäschers, die dritte in Form mindestens einer Einbaukolonne und die vierte in Form mindestens eines Strahlwäschers ausgebildet ist.
Da der Gaswäscher insbesondere für die Verwendung im Zusammenhang mit großtechnischen Anlagen der Energieerzeugung, der Stahlherstellung oder der Zementherstellung Verwendung finden soll, ist auch vorgesehen, dass der Gaswäscher zur Reinigung des entstehenden Rauch- oder Abgases einer mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff befeuerten Vorrichtung mit zugeordneter Dampferzeugung nachgeschaltet ist, wobei die befeuerte Vorrichtung insbesondere ein Dampferzeuger oder Brennraum eines Kraftwerks, ein Ofen zur Metallerzeugung, insbesondere Eisenerzeugung, oder ein Ofen zur Zementklinkerherstellung, beispielsweise ein Drehrohrofen, ist.
Unter kohlenstoffhaltigem Brennstoff wird hier insbesondere Kohle, aber auch organische Biomasse verstanden.
In nicht dargestellter Weise kann jede oder mindestens eine der Gaswäscherstufen I–V auch in Form eines Wäschers mit insbesondere deckenseitig an der zugeordneten Gaswäscherkomponente aufgehängtem oder angeordnetem, vertikal wirkendem Gebläse, insbesondere Radialgebläse, ausgebildet sein.

Claims

Verfahren zur Reinigung eines Rauch- oder Abgases, insbesondere einer großtechnischen Anlage, mittels mindestens zweier Gaswäscherstufen (I, II, III, IV), wobei in mindestens einer Gaswäscherstufe (II, III) eine CO₂-Wäsche durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Gaswäscherstufe (II, IV) eine Gaswäsche mittels mindestens eines Strahlwäschers (33, 34) oder Venturiwäschers durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mindestens einen oder mehreren Strahlwäscher(n) oder Venturiwäscher(n) (33, 34) eine Vorwäsche (I) und/oder eine CO₂-Wäsche (II) und/oder eine Nachwäsche (IV) durchgeführt wird/werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswäsche mittels mindestens eines Strahlwäschers (33, 34) oder Venturiwäscher in Rauchgas- oder Abgasströmungsrichtung unmittelbar vor oder nach einer eine CO₂-Wäsche ausbildenden Gaswäscherstufe (III) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwäsche (I) mit einer NaOH-haltigen oder einer Ca(OH)₂-haltigen Lösung als Waschflüssigkeit durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die CO₂-Wäsche (II) mit einem CO₂-Absorbens als Waschflüssigkeit durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachwäsche (IV) mit, gewünschtenfalls Zusätze enthaltendem, Wasser durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Gaswäscherstufe umlaufende Waschflüssigkeit gekühlt wird.
Gaswäscher (1), insbesondere einer großtechnischen Anlage, mit mindestens zwei Gaswäscherstufen (I, II, III, IV) zur Reinigung eines Rauchgas- oder Abgasstroms, wobei mindestens eine Gaswäscherstufe (II, III) als CO₂-Wäsche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gaswäscherstufe (II, IV) als Strahlwäscher (33, 34) oder Venturiwäscher mit darin im Gleichstrom zur Waschflüssigkeit geführtem Rauchgas- oder Abgasstrom ausgebildet ist und/oder zumindest einen Strahlwäscher (33, 34) oder Venturiwäscher aufweist.
Gaswäscher (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vorwäsche (I) und/oder eine CO₂-Wäsche (II) und/oder eine Nachwäsche (IV) in Form eines Strahlwäschers (33, 34) oder Venturiwäscher und/oder einer mindestens einen Strahlwäscher (33, 34) oder Venturiwäscher umfassenden Gaswäscherstufe aufweist.
Gaswäscher (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlwäscher (33, 34) oder Venturiwäscher einer als CO₂-Wäsche ausgebildeten Gaswäscherstufe (III) vor oder nachgeschaltet ist.
Gaswäscher (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die CO₂-Wäsche in Form einer Absorberkolonne (7) ausgebildet ist.
Gaswäscher (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gaswäscherstufe (II, IV) in Form eines Wäschers mit, insbesondere deckenseitig an der zugeordneten Gaswäscherkomponente angeordnetem, vertikal wirkendem Gebläse, vorzugsweise Radialgebläse, ausgebildet ist.