DE3314183C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung
von Wärme von einem heißen, SO2-haltigen Rauchgas vor seiner Entschwe
felung bei tiefer Temperatur (Kaltverfahren) auf das kalte entschwefel
te Reingas vor seiner Abgabe an den Kamin. Insbesondere betrifft
die Erfindung ein Verfahren zur Übertragung von Wärme von einem heißen
SO2-haltigen Rauchgas vor der SO2-Entfernung aus dem Gas durch Absorp
tion mit einer wässrigen Absorptionslösung auf das kalte, durch Absorp
tion gereinigte Gas.
Es sind zahlreiche Verfahren zur SO2-Entfernung aus Rauch
gasen durch Absorption mit wässrigen Lösungen oder Suspensionen
bekannt. Nach dem Wellman-Lord-Verfahren wird das SO2-haltige Rauchgas
mit einer wässrigen Natriumsulfit-Lösung in Berührung gebracht, die
dabei SO2 aus dem Gas unter teilweiser Bildung von Natriumhydrogen
sulfit aufnimmt. Die Absorption erfolgt bei Temperaturen von beispiels
weise etwa 50 bis 55°C, so daß das heiße Rauchgas zunächst auf etwa
diese Temperatur abgekühlt werden muß. Das gereinigte Rauchgas hat
nach Verlassen der Absorptionsstufe eine Temperatur von etwa 50 bis
55°C. Um ihm im Kamin und bei der Abgabe an die Atmosphäre einen
genügenden Auftrieb zu verleihen, muß es vor Eintritt in den Kamin
auf etwa 80 bis 100°C erwärmt werden. Dieses Erfordernis besteht
bei allen Rauchgas-Entschwefelungsverfahren, die mit wässrigen Medien
zur Herausnahme des SO2 arbeiten.
Das ungereinigte Rauchgas enthält neben Schwefeldioxid
auch geringere Mengen Schwefeltrioxid sowie häufig weitere korrosive
Verunreinigungen, so daß bei der Abkühlung des Gases auf das Tempera
turniveau der Entschwefelungsstufe der Schwefelsäure-Taupunkt durch
schritten wird und deshalb erhebliche Korrosionen an dem zur Rauchgas
kühlung eingesetzten Wärmeaustauscher auftreten können. Auch an dem
zur Wiedererwärmung des Reingases dienenden Wärmeaustauscher können
Korrosionen und/oder Anbackungen auftreten, wobei die letzteren durch
von dem Reingas mitgeführtes und im Austauscher abgeschiedenes Absorp
tionsmittel gebildet werden. Beim Wellman-Lord-Verfahren sind diese
Abscheidungen wasserlöslich und daher unproblematisch. Die hohe Korro
sionsgefährdung der Austauscher sowohl bei der Abkühlung des ungerei
nigten Rauchgases als auch bei der Wiedererwärmung des entschwefelten
Rauchgases erfordern einen hochwertigen korrosionsfesten Werkstoff
in beiden Stufen, wodurch sich ein beträchtlicher Kostenfaktor ergibt.
Ein Vorschlag zur Realisierung des Wärmeaustausches ist die Verwendung
eines Ljungström-Regenerators, der bekanntlich bei Dampfkesselanlagen
zur Vorwärmung der Verbrennungsluft durch Rauchgas auf wesentlich
höherem Temperaturniveau häufig eingesetzt wird (Ullmann, Enz. Techn.
Chem., Bd. 1, S. 278-9). Der Einsatz eines Ljungström-Regenerators
in dem tiefen Temperaturbereich anströmseitig der Rauchgas-Entschwefe
lungsanlage macht es ebenfalls erforderlich, seine gesamte Übertragungs
fläche aus korrosionsbeständigem Werkstoff, z.B. emailliertem Blech,
auszuführen. Derartige Apparate sind kostspielig und arbeiten nicht
leckagefrei, d.h. in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen wird
das eine oder das andere Medium durch das Gegenmedium verunreinigt.
Deshalb muß man auf der Seite des gereinigten Gases mit höherem Druck
als auf der Seite des SO2-haltigen Gases fahren, um zu vermeiden,
daß SO2-haltiges Rohgas zum Reingas überströmt und den Entschwefelungs
grad beeinträchtigt. Dieser Nachteil besteht auch dann, wenn mit dem
heißen, SO2-haltigen Rauchgas via Ljungström-Regenerator nicht Reingas,
sondern ein anderen Gas, wie z.B. Luft, erwärmt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten
Mängel zu beseitigen. Insbesondere sollen die Investitionskosten für
die Rohgaskühlung auf das Temperaturniveau der Rauchgasentschwefelungs
anlage und die Reingas-Wiedererwärmung auf eine einen genügenden
Auftrieb gewährleistende Temperatur erheblich gesenkt werden. Darüber
hinaus soll die bei der Rauchgasabkühlung auf etwa die Betriebstempe
ratur der nassen Rauchgasentschwefelung im tiefen Temperaturbereich
abzuführende Wärme zur Erzeugung von zusätzlichem Kesseldampf ausge
nutzt werden, soweit sie nicht zur Wiedererwärmung des entschwefelten
Gases gebraucht wird. Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgen
den Beschreibung.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem eingangs genann
ten Verfahren dadurch gelöst, daß man die zur Abkühlung des heißen
Rauchgases vor Eintritt in die Entschwefelung abzuführende Wärme
mit einem flüssigen oder verdampfbaren Wärmeträger auf Luft überträgt
und die dadurch vorgewärmte Luft nach weiterer Erwärmung mit heißem
Rauchgas zum kleineren Teil dem entschwefelten Kaltgas zumischt und
im übrigen als Verbrennungsluft einsetzt. Durch die Entkopplung der
Rohgasabkühlung und Reingas-Wiedererwärmung kann nicht nur die Aus
nutzung der Rauchgaswärme optimiert werden, sondern es ergeben sich
auch wesentliche Einsparungen an Investitionskosten. Da sich bei
der Wärmeübertragung von dem heißen Wärmeträger auf die kalte Luft
keine Korrosionsprobleme ergeben, kann diese Wärmeaustauschstufe in
gewöhnlichem Stahl, d.h. kostengünstig ausgeführt werden. Lediglich
die Austauschstufe, in der das SO2-haltige Rohgas seine Wärme an den
Wärmeträger abgibt, ist aus einem hochwertigen korrosionsfesten Werk
stoff herzustellen. Derartige Werkstoffe sind aus der Schwefelsäure
technologie bekannt. Die Luftvorwärmung hat gegenüber der Reingas-
Wiedererwärmung somit den Vorteil, daß keine von Reingas berührten
Heizflächen mehr vorhanden sind und demzufolge eine erhebliche Erspar
nis an hochwertigem korrosionsfestem Material erzielt wird. Darüber
hinaus ergibt sich die Möglichkeit, die von dem schwefelhaltigen Roh
gas berührte Kühlfläche zu Lasten der luftberührten Heizfläche zu
minimieren, indem die Temperatur des Heizmittels niedrig gehalten
wird. So wird ebenfalls korrosionsfestes Material in der Rohgas-Kühl
stufe gegen einen Mehrverbrauch an gewöhnlichem Kohlenstoffstahl im
Luftvorwärmer eingespart. Ferner ergibt sich eine energetische Ver
besserung. Durch die Übertragung der bei der Rohgasabkühlung auf das
tiefe Temperaturniveau vom Rohgas abgegebenen Wärme an die Verbrennungs
luft wird die Kesselleistung gesteigert, d.h. die in einem tiefen Tem
peraturbereich abgeführte Wärme wird zur Erzeugung von Hochdruckdampf
ausgenutzt, wohingegen die im Temperaturbereich von etwa 150 bis etwa
60°C aus dem Rohgas direkt verfügbare Wärme sonst nur zur Niederdruck
dampferzeugung geeignet wäre. Durch die erfindungsgemäß erzielte Wär
merückführung aus dem Tieftemperaturbereich in die Kesselanlage ergibt
sich eine Steigerung der Kesselleistung in der Größenordnung von 1%
(bei einem 200 MW-Kraftwerk). Als weiterer Vorteil des erfindungsgemä
ßen Verfahrens ergeben sich wesentliche Einsparungen bei den erforder
lichen Rauchgasleitungen.
Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bringt
man den Wärmeträger in einer ersten Stufe mit dem heißen Rauchgas und
in einer zweiten Stufe mit kalter Luft in Wärmeaustausch und zirkuliert
den Wärmeträger zwischen den beiden Wärmeaustauschstufen. Da die zweite
Wärmeaustauschstufe mit Luft von etwa Umgebungstemperatur oder einer
wenig darüber liegenden Temperatur beaufschlagt wird, kann der Wärme
träger mit relativ tiefer Temperatur zirkulieren, so daß auch die
Temperatur des zu entschwefelnden Rauchgases bei Eintritt in die
Rauchgasentschwefelung gesenkt werden kann. Dadurch sinkt auch die
Betriebstemperatur der SO2-Absorption, die Absorption wird verbessert,
und die Regeneration erfordert demzufolge einen geringeren Wärmeauf
wand (Heizdampf). Bei der SO2-Absorption mit wässriger Na2SO3-haltiger
Lösung nach dem Wellman-Lord-Verfahren führt die so erzielbare Absen
kung der Gastemperatur zu einer Dampfeinsparung in der Regeneration
von etwa 10%.
Nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens kühlt man das heiße Rauchgas mit dem Wärmeträger von einer
Temperatur in dem Bereich von 110 bis 190°C auf eine Temperatur in
dem Bereich von 40 bis 80°C ab und wärmt die Luft mit dem Wärmeträger
von etwa Umgebungstemperatur oder wenig darüber auf eine Temperatur
in dem Bereich von 70 bis 110°C vor. Insbesondere wird das heiße
Rauchgas von einer Temperatur in dem Bereich von 140 bis 160°C auf
eine Temperatur in dem Bereich von 50 bis 70°C abgekühlt und die
Luft von einer Temperatur in dem Bereich von 20 bis 35°C auf eine
Temperatur in dem Bereich von 80 bis 100°C vorgewärmt. Weiterhin
ist vorgesehen, daß man die Temperatur des kalten entschwefelten
Gases durch die Warmluftzumischung von 40 bis 60°C auf eine Temperatur
in dem Bereich von 80 bis 110°C anhebt. Die Warmluft
hat nach der weiteren Erwärmung eine Temperatur in dem Bereich von
etwa 250 bis 400°C. Die weitere Erwärmung erfolgt in üblicher Weise
in einem Kessel-Luftvorwärmer, der insbesondere ein Ljungström-Regene
rator sein kann.
Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, daß man 10 bis 30% der erwärmten Luft dem aus der Rauch
gasentschwefelung abströmenden kalten Reingas zumischt. Dieser Luft
anteil muß zwar über die erforderliche Verbrennungsluft hinaus von
dem Luftgebläse angesaugt werden. Da jedoch der Druckabfall in dem
Luftvorwärmer und in dem Kessel-Luvo vergleichsweise gering ist, ist
der Mehraufwand für die erhöhte Gebläseleistung gering im Verhältnis
zu den oben aufgezeigten Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Vorzugsweise betreibt man die erste Wärmeaustauschstufe
mit einer größeren Temperaturdifferenz und einer kleineren Wärmeaus
tauschfläche als die zweite Wärmeaustauschstufe. Auf diese Weise wird
eine Minimierung der Investitionskosten für beide Wärmeaustauschstufen
erreicht.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung
näher beschrieben, in der das Fließschema einer Anlage zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist.
Das Rauchgas verläßt die Kesselanlage 1 mit einer Tempera
tur von z.B. 450°C und wird zunächst in einem Kessel-Luftvorwärmer 2
auf etwa 150°C abgekühlt. Nach Passieren des Elektrofilters 3 und
des Saugzuggebläses 4 wird das Rauchgas in dem Gaskühler 5 auf etwa
60°C abgekühlt. Es passiert dann den Absorptionsteil der Rauchgas-
Entschwefelungsanlage 6, in dem das SO2 sowie weitere saure Gasbestand
teile, wie SO3, mit einer wässrigen Absorptionslösung, insbesondere
einer Natriumsulfit-Lösung, aus dem Gas entfernt werden. Das so gereinigte
Rauchgas strömt dann weiter zum Fuß des Kamins 7.
Die Kühlung des SO2-haltigen Rauchgases in dem Gaskühler 5
erfolgt durch indirekten Wärmeaustausch mit einem flüssigen Wärmeträger,
wie z.B. Wasser, der dem Kühler durch Leitung 8 a zugeführt wird. Der in
dem Kühler 5 erwärmte Wärmeträger gelangt durch Leitung 8 b zu einem
Primär-Vorwärmer 9. Er tritt dort in Wärmeaustausch mit Luft, die durch
das Luftgebläse 10 aus der Atmosphäre angesaugt und in den Vorwärmer 9
gedrückt wird. Dabei wird die Luft auf etwa 90°C erwärmt, während
der Wärmeträger auf 40 bis 60°C zurückgekühlt wird. Die vorgewärmte
Luft passiert dann den üblichen Kessel-Luftvorwärmer 2, der als
Ljungström-Regenerator ausgebildet ist. Dabei wird die Luft durch das
aus der Kesselanlage 1 abströmende heiße Rauchgas auf etwa 300°C er
hitzt. 80% dieser erhitzten Luft werden als Verbrennungsluft der
Kesselanlage 1 zugeführt, während die restlichen 20% der auf etwa
300°C erhitzten Luft mit dem aus der Rauchgas-Entschwefelungsanlage 6
abströmenden gereinigten Rauchgas einer Temperatur von 50°C vereinigt wer
den. Die vereinigten Gase haben bei Eintritt in den Kamin 7 eine Tem
peratur von etwa 90°C und damit einen für den Aufstieg im Kamin und
die Verteilung in der Atmosphäre ausreichenden Auftrieb.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, den Einsatz des
hochwertigen korrosionsfesten Werkstoffs auf den Gaskühler 5 zu be
schränken und diesen noch zu Lasten des Primär-Vorwärmers 9, der als
üblicher Luftvorwärmer aus Kohlenstoff-Stahl ausgeführt sein kann,
flächenmäßig zu minimieren. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist
darin zu sehen, daß die bei tiefer Temperatur in dem Gaskühler 5 abge
führte Wärme in die Kesselanlage 1 zurückgeführt wird und daher der
Hochdruckdampferzeugung dient, soweit sie nicht dem Reingas über den
Warmluftstrom zum Zwecke der Wiedererwärmung zugeführt wird.
Claims (7)
1. Verfahren zur Übertragung von Wärme von einem heißen,
SO2-haltigen Rauchgas vor seiner Entschwefelung bei tiefer Temperatur
auf das kalte entschwefelte Reingas vor der Abgabe an den Kamin,
dadurch gekennzeichnet, daß man die zur Abkühlung des heißen Rauchgases
vor Eintritt in die Entschwefelung abzuführende Wärme mit einem flüssi
gen oder verdampfbaren Wärmeträger auf Luft überträgt und die dadurch
vorgewärmte Luft nach weiterer Erwärmung mit heißem Rauchgas zum
kleineren Teil dem entschwefelten Kaltgas zumischt und im übrigen
als Verbrennungsluft einsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man den Wärmeträger zwischen einer ersten und einer zweiten Stufe
zirkuliert, in denen man ihn mit dem heißen SO2-haltigen Rauchgas
bzw. mit kalter Luft in Wärmeaustausch bringt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß man das heiße Rauchgas mit dem Wärmeträger von 110 bis 190°C
auf 40 bis 80°C abkühlt und die Luft mit dem Wärmeträger von etwa
Umgebungstemperatur auf 70 bis 110°C vorwärmt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Temperatur des kalten Reingases durch
die Warmluftzumischung von 40 bis 60°C auf 80 bis 110°C anhebt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß man die vorgewärmte Luft auf eine Temperatur
in dem Bereich von 250 bis 400°C weiter erwärmt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß man 10 bis 30% der erwärmten Luft dem Kaltgas
zumischt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß man die erste Wärmeaustauschstufe mit einer größe
ren Temperaturdifferenz zwischen den wärmeaustauschenden Medien und
einer kleineren Wärmeaustauschfläche als die zweite Wärmeaustausch
fläche betreibt.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3314183A DE3314183A1 (de) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | Verfahren zur uebertragung von waerme von einem heissen, so(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-haltigen rauchgas auf das kalte entschwefelte reingas |
GB08409025A GB2138555B (en) | 1983-04-19 | 1984-04-06 | Process for utilising heat removed on cooling a flue gas stream |
AT0129784A AT389824B (de) | 1983-04-19 | 1984-04-18 | Verfahren zur ausnutzung der bei der abkuehlung eines rauchgasstromes abgefuehrten waerme |
NL8401282A NL8401282A (nl) | 1983-04-19 | 1984-04-19 | Werkwijze voor het benutten van de afkoeling van een rookgasstroom afgevoerde warmte. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3314183A DE3314183A1 (de) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | Verfahren zur uebertragung von waerme von einem heissen, so(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-haltigen rauchgas auf das kalte entschwefelte reingas |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3314183A1 DE3314183A1 (de) | 1984-10-25 |
DE3314183C2 true DE3314183C2 (de) | 1989-09-07 |
Family
ID=6196796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3314183A Granted DE3314183A1 (de) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | Verfahren zur uebertragung von waerme von einem heissen, so(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-haltigen rauchgas auf das kalte entschwefelte reingas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3314183A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4406772A1 (de) * | 1994-03-02 | 1995-09-07 | Gea Luftkuehler Happel Gmbh | Verfahren zur Kühlung von schadstoffbeladenem heißem Rohgas und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
DE4222811C2 (de) * | 1992-07-14 | 2001-05-10 | Balcke Duerr Energietech Gmbh | Anordnung zur Nutzung der im Abgas eines kohlegefeuerten Kessels enthaltenen Wärme |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3526756A1 (de) * | 1985-07-26 | 1987-01-29 | Babcock Anlagen Ag | Verfahren zum abtrennen von ammoniak-resten aus flugasche und dampferzeugungsanlage mit behandlungsgefaess zur durchfuehrung des verfahrens |
-
1983
- 1983-04-19 DE DE3314183A patent/DE3314183A1/de active Granted
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4222811C2 (de) * | 1992-07-14 | 2001-05-10 | Balcke Duerr Energietech Gmbh | Anordnung zur Nutzung der im Abgas eines kohlegefeuerten Kessels enthaltenen Wärme |
DE4406772A1 (de) * | 1994-03-02 | 1995-09-07 | Gea Luftkuehler Happel Gmbh | Verfahren zur Kühlung von schadstoffbeladenem heißem Rohgas und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
AT405376B (de) * | 1994-03-02 | 1999-07-26 | Gea Luftkuehler Happel Gmbh | Verfahren zur kühlung von schadstoffbeladenem heissem rohgas und anordnung zur durchführung des verfahrens |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3314183A1 (de) | 1984-10-25 |
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