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Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Anlage
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zur Entschwefelung von Rauchgas, welches schwankenden Schwefeldioxidgehalt
mit über einen Schwellwert hinausgehenden Spitzenwerten aufweist, hinter einer Kesselfeuerung,
- mit Waschturm mit Waschflüssigkeitssumpf, über den Waschflüssigkeitssumpf geführtem
Waschflüssigkeitskreislauf mit Kreislaufpumpe, Rohgaseintritt, Reingasaustritt,
mit Dosierpumpe ausgerüsteter Einrichtung für die Additivzugabe zum Waschflüssigkeitskreislauf
in den Waschflüssigkeitssumpf und Regelung für die Additivzugabe, wobei die Regeleinrichtung
eine Meßeinrichtung für eine Schwefeldioxidmischung im Rohgasstrom und/oder im Reingasstrom
aufweist und die Einrichtung für die Additivzugabe steuert. - Die Waschflüssigkeit
besteht im allgemeinen aus Wasser mit einem Zusatz von Kalk, Kalkhydrat, Kalkstein,
Dolomit, Kreide oder dergleichen. Diese Stoffe bilden die Additive und im allgemeinen
erfolgt bei solchen Anlagen außerdem eine Sauerstoffeinführung, zumeist in Form
von Luft, in den Waschflüssigkeitssumpf hinein. Das Rohgas durchströmt den Waschturm
zumeist von unten nach oben, wobei der Waschturmbereich oberhalb des Waschflüssigkeitssumpfes
als
Absorptionsbereich arbeitet und wobei aus dem Waschflüssigkeitssumpf ein Gemisch
aus Kalziumsulfit und Kalziumsulfat abziehbar ist.
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Bei der bekannten gattungsgemäßen Anlage (VGB KRAFTWERKS-TECHNIK,
1981, S. 938 bis 944), erfolgt die Additivzugabe ausschließlich in den Waschturmsumpf
hinein. Das hat sich bewährt, ist jedoch in bezug auf die Entschwefelungswirkung
verbesserungsfähig, wenn über den Schwellwert beachtlich hinausgehende und in kurzen
Zeitabschnitten, gleichsam plötzlich auftretende Erhöhungen des Gehaltes des Rauchgases
an Schwefeldioxid beherrscht werden müssen. Letzteres ist insbesondere bei Kesselfeuerungen
der Fall, die mit Braunkohle befeuert werden. Tatsächlich besteht bei Einführung
und Wirksamwerden der Additive eine beachtliche Totzeit, so daß die Entschwefelungswirkung
plötzlichen Änderungen des Schwefeldioxidgehaltes im Rauchgas nur mit Phasenverschiebung
folgen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anlage
so weiter auszubilden, daß auch über den Schwellwert beachtlich hinausgehende und
in kurzen Zeitabschnitten auftretende Erhöhungen des Gehaltes der Rauchgase an Schwefeldioxid
beherrscht werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß an die Einrichtung
für die Additivzugabe eine Bypaßleitung angeschlossen ist, die den Waschflüssigkeitssumpf
umgeht und hinter dem Waschflüssigkeitssumpf in den Waschflüssigkeitskreislauf
einmündet,
und daß mit Hilfe der Regeleinrichtung bei über den Schwellwert hinausgehenden Schwefeldioxidgehalten
im Rohgas über die Byppaßleitung Additive unmittelbar in den Waschflüssigkeitskreislauf
einführbar sind. Im Rahmen der Erfindung kann die Regeleinrichtung in der beschriebenen
Weise tätig werden, sobald der Schwefeldioxidgehalt, den die Meßeinrichtung im Rohgas
oder im Reingas mißt, den vorgegebenen Schwellwert, auf den die Anlage optimiert
ist, überschreitet. Da solche Änderungen des Schwefeldioxidgehaltes, wie erwähnt,
häufig plötzlich auftreten, ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung die zeitliche Ableitung der Meßwerte des
Schwefeldioxidgehaltes ermittelt und bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes
dieser zeitlichen Ableitung die Additive über die Bypaßleitung unmittelbar in den
Waschflüssigkeitskreislauf einführbar sind: Es versteht sich, daß die Regeleinrichtung
dabei die übliche, auf den absoluten Wert des Schwefeldioxidgehaltes abgestellte
Dosierung vornimmt.
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Bei der erfindungsgemäßen Anlage kann die Bypaßleitung eine Zusatzdosierpumpe
aufweisen, auf die die Regeleinrichtung in der beschriebenen Weise arbeitet. Eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die sich durch Einfachheit und Funktionssicherheit
auszeichnet, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßleitung in Förderrichtung
hinter der Dosierpumpe der Einrichtung für die Additivzugabe an diese Einrichtung
angeschlossen ist und die unmittelbare Einführung der Additive in den Waschflüssigkeitskreislauf
mit
dieser ohnehin vorhandenen Dosierpumpe durchführbar ist.
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Die Bypaßleitung kann irgendwo vor dem Waschturm in den Waschflüssigkeitskreislauf
eingeführt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Bypaßleitung vor der Kreislaufpumpe in den Waschflüssigkeitskreislauf einmündet.
In diesem Falle kann die Kreislaufpumpe zugleich als Mischvorrichtung arbeiten und
dazu auch besonders ausgebildet sein.
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Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei einer erfindungsgemäßen
Anlage auch Schwefeldioxidgehalte im Rauchgas, die über den Schwellwert beachtlich
hinausgehen und in kurzen Zeitspannen, gleichsam plötzlich auftreten, sicher beherrscht
werden. Das wird im folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden
Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in schematischer Darstellung
eine erfindungsgemäße Anlage zur Entschwefelung von Rauchgas, Fig. 2 einen vergrößerten
Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 1 und Fig. 3 eine grafische Darstellung
zur Erläuterung der Funktionsweise der Anlage gemäß Fig 1.
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Die in der Fig. 1 dargestellte Anlage dient zur Entschwefelung von
Rauchgas, welches schwankenden Schwefeldioxidgehalt mit über einen Schwellwert hinausgehenden
Spitzenwerten aufweist,
hinter einer Kesselfeuerung, z.B. hinter
einer Kraftwerkskesselfeuerung, die mit Braunkohle befeuert wird.
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Zum grundsätzlichen Aufbau der Anlage gehören ein Waschturm 1 mit
Waschflüssigkeitssumpf 2, ein über den Waschflüssigkeitssumpf 2 geführter Waschflüssigkeitskreislauf
3 mit Kreislaufpumpe 4, der Rohgaseintritt 5, der Reingasaustritt 6, eine mit Dosierpumpe
7 ausgerüstete Einrichtung 8 für die Additivzugabe zum Waschflüssigkeitskreislauf
3 in den Waschflüssigkeitssumpf 2 und eine Regeleinrichtung 9 für die Additivzugabe.
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Die Regeleinrichtung 9 besitzt eine Meßeinrichtung 10 für eine Schwefeldioxidmischung,
die im Ausführungsbeispiel, aber nicht beschränkend, im Rohgasstrom erfolgt. Die
Regeleinrichtung 9 steuert die Einrichtung 8 für die Additivzugabe.
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An die Einrichtung 8 für die Additivzugabe ist eine Bypaßleitung 11
angeschlossen. Diese umgeht den Waschflüssigkeitssumpf 2 und mündet hinter dem Waschflüssigkeitssumpf
2, vor dem Waschturm 1, in den Waschflüssigkeitskreislauf 3.
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Mit Hilfe der Regeleinrichtung 9 sind bei über den Schwellwert hinausgehendem
Schwefeldioxidgehalt im Rohgas und/oder Reingas über die Bypaßleitung 11 die Additive
unmittelbar
in den Waschflüssigkeitskreislauf 3 einführbar. Die
Bypaß leitung 11 ist in Förderrichtung hinter der Dosierpumpe 7 der Einrichtung
8 für die Additiv2ugabe an diese angeschlossen und die unmittelbare Einführung der
Additive in den Waschflüssigkeitskreislauf 3 wird mit Hilfe dieser ohnehin vorhandenen
Dosierpumpe 7 bewirkt. Die Bypaßleitung 11 mündet vO der Kreislaufpumpe 4 in den
Waschflüssigkeitskreislauf 3, so daß die Kreislaufpumpe 4 zugleich als Mischvorrichtung
arbeitet.
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In der Fig. 3 Ast auf der Abszissenachse die Zeit t, auf der Ordinatenachse
der Schwefeldioxidgehalt SO2 im Rauchgas dargestellt, wie er durch Meßeinrichtung
10 ermittelt wird. Die ausgezogene AWfve 12 gibt essen Meßwert an Die Unterbrechung
in der ausgezogenen Kurve 12 bedeutet, daß in der grafischen Darstellung die Zeitskala
unterbrochen wurde. Links entCpr#icht der horizontale Zweig der ausgezogenen Kurve
12 dem Schwefeldioxidgehalt im Rauchgas, der sich üblicherweise einstellt und auf
den die- Anlage insgesamt optimiert sein mag. Die darüber erkennbare strichpunktierte
Linie gibt den Schwellwert 13 an. Man erkennt, daß der Schwe#eldioxidgehalt im Rauchgas
schwanken kann und über den Schwellwert 13 hinausgehende Spitzenwerte aufweisen
kann, von denen ener, unterbrochen,~gezeichnet wurde. Liegt der Schwefeldioxidgehalt
oberhalb des Schwellwertes 13, so werden Additive in der beschriebenen Weise unmittelbar
in den Waschflüssigkeitskreislauf 3 äIngef-ührt.
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Liegt der Schwefeldi@xidgehalt im Rauchgas unterhalb des Schwellwertes
13, so erfolgt die ehe Additivzugabe nach Maßgabe des Verbrauchs in den Waschturmsumpf
2 hinein.
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Da die zeitliche Ableitung der Meßwerte des Schwefeldioxidgehaltes
im Rauchgas der Steigerung der dargestellten Kurve entspricht, wird unmittelbar
deutlich, daß die Regeleinrichtung 9 in der beschriebenen Weise mit der zeitlichen
Ableitung arbeiten kann.
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Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Anlage arbeitet im übrigen in besonderer
Weise. Der Waschturmbereich oberhalb des Waschflüssigkeitssumpfes 2 arbeitet als
Absorptionsbereich.
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Aus dem Waschflüssigkeitssumpf 2 ist ein Gemisch aus Kalziumsulfit
und Kalziumsulfat abziehbar.
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Aus einer vergleichenden Betrachtung insbesondere der Figuren 1 und
2 entnimmt man, daß der Waschflüssigkeitssumpf 2 einen horizontalen Rost 14 von
Sauerstoffzuführungsleitungen aufweist, der eine Oxidationszone 0 oberhalb des Rostes
14 und eine Reaktionszone R unterhalb des Rostes 14 trennt. Unterhalb des Rostes
14 sind auch die Einrichtungen 8 für die Zugabe der Additive angeordnet. Im Ausführungsbeispiel
und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung bestehen die Sauerstoffzuführungsleitungen
des Rostes 14 aus einer Mehrzahl von parallelen, nach unten offenen Hauben 15. Diese
weisen nach oben offene Sauerstoffaustrittsbohrungen 16 auf. Der Abstand zwischen
den Hauben 15 ist unter Berücksichtigung der der Waschflüssigkeitsrückführung 17
zuströmenden Waschflüssigkeit so gewählt, daß eine Rückströmung von der Reaktionszone
R zur Oxidationszone 0 hin nicht stattfindet. In den Hauben 15 befindet sich ein
Sauerstoffpolster 18, so daß Waschflüssigkeit aus der Oxidationszone 0 in die Reaktionszone
R nicht "hineinregnen" kann. Die Einrichtung für die Zugabe der Additive
besteht
aus Rohren 8, die nach unten gerichtete Austrittsbohrungen 19 aufweisen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Waschturm 1 wird, wie üblich, in der Adsorptionszone
aus dem Schwefeldioxid bzw. Schwefeltrioxid der Rauchgase unter Zugabe der erwähnten
Additive in Abhängigkeit vom pH-Wert der Waschflüssigkeit und in Abhängigkeit vom
Restsauerstoffgehalt der Rauchgase primär Sulfit gebildet. Dieses Sulfit wird in
der Oxidationszone 0 in Sulfat überführt. Das geschieht in der definierten Oxidationszone
0 im Waschflüssigkeitssumpf 2 des Waschturmes 1. Eine Veränderung des pH-Wertes
durch Zugabe von Schwefelsäure ist nicht erforderlich. Zweckmäßigerweise erfolgt
die Oxidation des Sulfits bei einem pH-Wert unterhalb von 7, vorzugsweise zwischen
4 bis 6,5. Diese Oxidation geschieht in der Oxidationszone 0 durch den zugeführten
Sauerstoff und führt zu Kalziumsulfat. In der Reaktionszone R erfolgt dann eine
Ausfällung von Gips durch Erhöhung des pH-Wertes infolge Additivzugabe, so daß aus
dem Waschflüssigkeitssumpf 2 ein Gemisch mit sehr hohem Gehalt an Kalziumsulfat
abgezogen werden kann, welches ohne weiteres als Gips eingesetzt oder weiterverarbeitet
werden kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Waschturm 1 ist der Rost 14 so ausgebildet,
daß er die Oxidationszone 0 von der Reaktionszone R trennt. Auf den Querschnitt
im Bereich des Rostes 14 bezogen müssen die Einbauten groß sein im Verhältnis zu
den verbleibenden freien Querschnitten. Die abwärtsströmende Waschflüssigkeit strömt
folglich mit erhöhter Geschwindigkeit an den Einbauten vorbei, wodurch jede Rückströmung
vermieden wird. Der aus den Sauerstoffaustrittsbohrungen 19 austretende Sauerstoff
perlt durch die Oxidationszone 0 und besorgt dabei die Oxidation des Sulfits zu
Sulfat.
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Außerdem bewirken diese -Sauerstoffblasen eine kräftige Durchmischung
der Waschflüssigkeit in der Oxidationszone 0 und dadurch eine definierte Oxidation.
Da die Hauben 15 nach unten offen sind, kann sich in diesen kein Schlamm ablagern.
Die Luftversorgung erfolgt im Ausführungsbeispiel (vgl. Fig. 2) über einen zentralen
Sauerstoffzuführungskanal 20. In der Praxis sind die Hauben als Rinnen 15 ausgebildet
und beispielsweise 1 m breit, während die Abstände zwischen den Rinnen in der Größenordnung
von 0,5 m oder kleiner liegen. Im allgemeinen wird man die Additive mit Kreislaufflüssigkeit
verdünnen.
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