DE3434114C2 - Begasungsvorrichtung für Absorbertanks bei der nassen Rauchgasentschwefelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Begasungsvorrichtung für Absorbertanks bei der nassen Rauchgasentschwefelung, welche die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist.

Aus DE 30 08 718 A1 ist eine Begasungsvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Bei dieser dort angegebenen nassen Rauchgasentschwefelung wird das Rauchgas in den Absorbertank eingeleitet und es wird SO₂ unter Zufuhr von Wasser an Kalk gebunden, und dann unter Zufuhr von Luft zu Gips oxidiert. Die Luftzufuhr zu der Suspension erfolgt hierbei mit wenigstens einer Rohrlanze. Ferner ist ein Krählwerk vorgesehen, welches von einem einzigen, großen Rührwerk gebildet wird, das an der Bodenseite des Absorbertanks vorgesehen ist. Die Rohrlanzen münden un­ abhängig von der Anordnung des Rührwerks des Krählwerks in die Suspension im Absorbertank auf der Saugseite des Krählwerks. Die Rohrlanzen sind in regelmäßigen Abständen verteilt im Absorber­ tank angeordnet, wobei die Mündungsöffnungen der Rohrlanzen etwa in einer gemeinsamen, horizontalen Ebene liegen, so daß man unterschiedliche Abstände von Mündungsöffnung der Rohrlanze und den entsprechenden Rührwerksteilen erhält. Bei dieser Begasungs­ vorrichtung müssen Luftfördergebläse eingesetzt werden, welche relativ hohe Begasungsraten gestatten, wodurch relativ hohe Kosten für den Betrieb und für eine Rauchgasentschwefelungsanlage insgesamt gesehen entstehen. Ferner ist die Einbringung der Luft in die Suspension im Bereich des Rührwerks unzulänglich. Ferner müssen aus Korrosionsgründen die Einrichtungen der Begasungsvor­ richtungen aus hochwertigem Stahl hergestellt werden, wodurch man sehr hohe Kosten von bis zu beispielsweise DM 100.000,- hat.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Begasungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, welche bei einem vereinfachten Aufbau eine energiesparende Begasung mit verbesserter Blasenbildung gestat­ tet.

Nach der Erfindung zeichnet sich hierzu eine Begasungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 durch die Merkmale seines Kennzeichens aus.

Bei der erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung ist die wenigstens eine Rohrlanze auf der Druckseite des Rührwerks angeordnet. Hierdurch läßt sich eine Überflutung des Propellers des Rührwerks durch die an der Mündungsöffnung der Rohrlanze austretenden Luftblasen vermeiden, um eine Verminderung des Wirkungsgrades des Rührwerks zu vermeiden, welcher dadurch verursacht würde, daß der Propeller des Rührwerks dann mehr oder weniger in einer Luftblase arbeitet. Das wenigstens eine Rührwerk bei der erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung dient sowohl zum Suspendieren als auch zum Begasen, und insbesondere lassen sich große Blasen beim Ein­ bringen der Luft in die Suspension vermeiden, da das Rührwerk durch seine Scherkräfte die eintretende Luft in kleine Blasen dissipiert. Ferner ist die Begasungsvorrichtung nach der Erfin­ dung derart ausgelegt, daß man in Verbindung mit dem wenigstens einen Rührwerk sowohl eine gleichmäßige Durchrührung der Sus­ pension erzielt wird als auch die entstehenden Gipspartikeln in Suspension gehalten werden sowie die Luft über die Rohrlanzen in effektiver Weise in die Suspension zur Beschleunigung der Oxidation eingetragen werden kann. Hierdurch erhält man einen günstigeren Stoffübergangsfaktor. Ferner läßt sich bei der erfindungsgemäßen Auslegung der Begasungsvorrichtung die Gebläseleistung für die Luftzufuhr über die Rohrlanze verringern, so daß man wirtschaftlicher Betriebsbedingungen unter Einsparung von Energie erhält. Durch diese kombinatorische Verknüpfung von Rührwerk und Rohrlanze mit der Doppelfunktion des Rührwerks, einerseits als Suspendierungseinrichtung und andererseits als die Begasung unterstützende Einrichtung, vereinfacht sich auch der gesamte Aufbau einer derartigen Begasungsvorrichtung.

Aus GB 20 33-772 A und GB-PS 15 84 103 lassen sich Verfahren und Vorrichtung im Zusammenhang mit Gärprozessen entnehmen. Die dort vorgesehene Begasung dient im wesentlichen zur Unterstützung des Gärprozesses, während bei einer Rauchgasentschwefelung hierzu gänzlich andere Verhältnisse vorliegen, da dort eine Suspension behandelt werden muß. Für die steuerbare Einbringung von Sauerstoff bzw. Luft zur Unterstützung des Gärprozesses kommt es insbesondere darauf an, daß die eingebrachte Luft durch die im Behälter befindliche Flüssigkeit vom Boden bis zur Oberseite aufsteigt und dann wieder von diesem austritt. Bei der Rauchgas­ entschwefelung hingegen wird die einzubringende Luft zur Oxidation von Kalk zu Gips genutzt, wobei die einzubringende Luft zur Oxidation von Kalk zu Gips benötigt und genutzt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Seitenansicht und eine Draufsicht eines Absorbertanks mit einer üblichen als Begasungskreuz ausgelegten Begasungseinrichtung und

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer Begasungsvor­ richtung mit einem Absorbertank, einem Rührwerk und einer Rohrlanze nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch den unteren Teil eines Absorbertanks 10, wie er für die nasse Rauchgasentschwefelung eingesetzt wird.

Bei dieser Entschwefelung wird das Rauchgas in den Absorbertank eingeführt und das Schwefeldioxid an Kalk, gebrannten Kalk oder Kalkhydrat unter Zufuhr von Wasser gebunden. Anschließend wird es durch Luftzugabe im unteren Teil des Absorbertanks über Sulfit zu Kalziumsulfat oxidiert.

Dabei bildet sich im unteren Teil des Absorbertanks 10 eine Suspension 12, die im wesentlichen aus Wasser und Gipspartikeln besteht, wobei der Fest­ stoffanteil etwa bei 16 Gew.-% liegt. Die Suspension muß ständig gerührt werden, wozu Rührwerke 16 vorgesehen sind, die seitlich im Absorbertank 10 installiert sind, um die Gipspartikeln zu suspendieren und eine Sedimentierung zu verhindern.

Die Zufuhr von Luft erfolgt über ein am Boden des Absorbertanks 10 angeord­ netes, sogenanntes Begasungskreuz 14, das aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen Rohren besteht, die mit Löchern versehen sind, durch welche die dem Begasungskreuz zugeführte Luft austreten und in die Suspension 12 ein­ treten kann, um das an Kalk gebundene SO₂ zu Gips zu oxidieren, der dann in geeigneter, nicht-dargestellter Weise abgezogen wird.

Zum Rühren der Suspension 12 werden z. B. drei Rührer 16 verwendet, die, wie Fig. 2 zeigt, in Winkelabständen von 120° angeordnet und nahe der Innenwand des Absorbertanks 10 installiert sind. Die Achsen der Rührer 16 sind, wie Fig. 1 zeigt, in einem spitzen Winkel nach unten geneigt und wie Fig. 2 zeigt, auch in Umfangsrichtung in einem spitzen Winkel angestellt, wobei jedoch die Anordnung der Rührer, wie bereits erwähnt, nicht Gegenstand der Erfindung ist.

Durch die Rührer 16 wird die Suspension 12 durchgerührt, wobei durch die aus dem Begasungskreuz 14 aufsteigenden Luftblasen 18 die obengenannte Oxidation bewirkt wird.

Der Durchmesser des Absorbertanks kann beispielsweise zwischen 10 und 20 Meter liegen, während der Füllstand etwa bis zu 5 Meter betragen kann.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 zeigt eine Begasungsvorrichtung nach der Er­ findung.

In dem Absorbertank 20 sind z. B. drei Rührwerke 22 installiert und angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Dargestellt ist in Fig. 3 jedoch nur ein Rührwerk 22 mit einem Rühr-Propeller 24.

In den Absorbertank 20 ist von oben her ein Rohr bzw. eine Rohrlanze 26 einge­ führt, deren Mündung 28 im Bereich des Rührwerks 22 liegt.

Der Rühr-Propeller 24 fördert in Richtung des Pfeils P und die Rohrlanze 26 ist vorzugsweise auf der Druckseite des Propellers 24 angeordnet, wie in Fig. 3 dargestellt.

Die an sich auch mögliche Anordnung der Rohrlanze 26 auf der Saugseite des Rührpropellers 24 kann zu einer Überflutung des Propellers 24 durch die aus der Mündung 28 der Rohrlanze 26 austretenden Luftblasen 38 führen, was zur Folge haben kann, daß der Propeller 24 mehr oder weniger in einer Luftblase arbeitet, wodurch sein Wirkungsgrad beeinträchtigt wird. Es wird daher vor­ gezogen, die Rohrlanze 26 auf der Druckseite des Propellers 24 anzuordnen.

Der Abstand der Mittelachse 32 der Rohrlanze 26 von der Mittelebene des Propellers 24 ist in Fig. 3 mit h und der Durchmesser des Propellers 24 ist mit d₂ bezeichnet.

Vorteilhafterweise liegt nun das Verhaltnis h/d₂ im Bereich von 0,4-0,5, insbesondere bei 0,46.

Der Innendurchmesser der Rohrlanze 26 ist mit d₁ bezeichnet und vorteilhafter­ weise liegt das Verhältnis von d₁/d₂ im Bereich von 0,05-0,15, insbesondere bei 0,1.

Die Mündung 28 der Rohrlanze 26 liegt zweckmäßigerweise etwas oberhalb der Mittelachse 30 des Rührwerks 22.

Der Abstand der Mündung 28 von der Mittelachse 30 ist mit e bezeichnet, wobei, wenn die Mündung 28 schräg zur Längsachse 32 der Rohrlanze 26 verläuft, wie in Fig. 3 dargestellt, so ist mit e der Abstand des Mittelpunktes der Mündung 28 von der Mittelachse 30 des Rührwerks 22 gemeint.

Vorzugsweise liebt das Verhältnis e/d₂ im Bereich von 0,08-0,18, insbe­ sondere bei 0,13.

Die durch die Rohrlanze 26 in die Suspension 36 eingeblasene Luft wird durch den Propeller 24 infolge der im Propellerstrahl auftretenden Scherkräfte dispergiert und unter Bildung von Luftblasen 38 vom Rührwerk 22, 24 wegge­ tragen.

Das System ist nicht koaleszierend, d. h. die gebildeten Luftblasen bleiben klein und stabil, Großblasen werden nicht gebildet und damit auch eine Über­ flutung des Rührers ausgeschlossen.

Durch die Rührer 22 wird daher sowohl die durch die Rohrlanzen 26 eingeblasene Luft im Bereich der Scherzonen 34 jedes einzelnen Rührers durch die dort auf­ tretenden Scherkräfte zu kleinen Blasen disipiert, als auch die Suspension 36 durchgerührt und die entstehenden Gipspartikeln in Suspension gehalten.

Wie bereits erwähnt, ist jedem Rührer 22, 24 wenigstens eine Rohrlanze 26 zugeordnet.

Anhand eines Beispiels soll nun nachstehend die bekannte Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 3 ver­ glichen werden.

Basis für den Vergleich war derselbe Stoffübergangsfaktor k_La von 70 h^-1 bei beiden Versuchen.

Die benutzten Anlagen hatten folgende Abmessungen:

Durchmesser des Absorbertanks|D = 13,6 m
Füllhöhe	H = 6,5 m
Propellerdurchmesser	d₂ = 1 m
verwendet wurden drei Rührwerke.

Im Falle des Versuchs mit dem bekannten Begasungskreuz nach den Fig. 1 und 2 ist die spezifische Rührwerksleistung niedriger, da die Rührwerke nur zum Suspendieren dienen. Ihre Leistungsaufnahme war 3·8,5 kW = 25,5 kW. Der Luftdurchsatz des Begasungskreuzes war Q = 8200 m³/h. Die Gebläseleistung betrug P = 193 kW.

Die Gesamtleistung von Rührern und Gebläsen liegt somit bei dem Versuch mit dem bekannten Begasungskreuz nach den Fig. 1 und 2 bei 218,5 kW.

Werden dagegen gemäß der Erfindung anstelle des bekannten Begasungskreuzes nach den Fig. 1 und 2 Rohrlanzen verwendet, wie in Fig. 3 dargestellt, so steigt die spezifische Rührerleistung auf 3 · 18,7 = 56,1 kW, weil die Rührwerke sowohl zum Suspendieren wie auch zum Begasen verwendet werden, d. h. zusätzlich zur Suspendierung muß durch die Rührwerke Energie aufge­ bracht werden, um die durch die Rohrlanzen 26 eingeblasene Luft zu dispergieren.

Bei der Methode nach der Erfindung ist jedoch nur ein Luftdurchsatz von 3100 m³/h erforderlich, weshalb die entsprechende Gebläseleistung auf 74 kW zurückgenommen werden kann. Die bei Anwendung der Erfindung erforder­ liche Gesamtleistung beträgt somit 130,1 kW gegenüber einer Gesamtleistung von 218,5 kW bei Verwendung der herkömmlichen Anlage.

Dies bedeutet, daß sich sowohl von der Investitionsseite als auch von den Betriebskosten her deutliche Einsparungen ergeben.

Die Mündung 28 kann ggf. zur Verbesserung der Blasenbildung mit einem perforierten Deckel versehen sein.

Claims (4)

1. Begasungsvorrichtung für Absorbertanks bei der nassen Rauchgasentschwefelung, wobei das Rauchgas in den Absorber­ tank eingeleitet und das SO₂ unter Zufuhr von Wasser an Kalk gebunden und dann unter Zufuhr von Luft zu Gips oxidiert wird, welcher durch in dem Absorbertank installierte Rührwerke suspendiert wird, mit wenigstens einer vertikal im Absorbertank angeordneten Rohrlanze, durch welche die Luft in die Suspension im Bereich wenigstens eines Rühr­ werkes (22) einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Begasungseinrichtung die Rohrlanze (26) auf der Druckseite des Rührwerks (22) diesem derart zugeordnet ist, daß das Verhältnis (e/d₂) des Abstands (e) der Mündung (28) der Rohrlanze (26) von der Mittelachse (30) des Rührwerks (22) zum Durchmesser (d₂) des Propellers (24) des Rührwerks (22) in einem Bereich von 0,08-0,18 liegt, und das Verhältnis (h/d₂) des Abstands (h) der Mittelachse (32) der Rohrlanze (26) von der Mittelebene des Propellers (24) des Rührwerkes (22) zum Durchmesser (d₂) des Propellers (24) des Rührwerks (22) in einem Bereich von 0,4-0,5 liegt.

2. Begasungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß jedem Rührwerk (22) wenigstens eine Rohrlanze (26) zugeordnet ist.

3. Begasungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (28) der Rohrlanze (26) oberhalb der Mittelachse (30) des Rührwerks (22) liegt.

4. Begasungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrlanze (26) in einer vertikalen Ebene, die durch die Mittelachse (30) des Rührwerks (22) geht, angeordnet ist.