DE4207521C2 - Process for droplet separation and droplet separator for carrying out the process - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Tropfenabscheidung in Gaswäschen, z. B. von Rauchgasentschwefelungsanlagen, wobei die Gase nach Verlassen der Waschstufe von Feststoffe enthaltenden Tröpfchen befreit werden und auf einen Tropfenabscheider zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for droplet separation in Gas washes, e.g. B. from flue gas desulfurization plants, the gases freed from droplets containing solids after leaving the washing stage and on a droplet separator to carry out the process.

Bei Rauchgasentschwefelungsanlagen (REA) von Kraftwerken, in denen fossile Brennstoffe eingesetzt werden, haben die Gaswäscher oder auch Absorber eine zentrale Bedeutung. Beim überwiegenden Teil der in den letzten Jahren gebauten REAs handelt es sich um ein- oder zweistufige Naßwäschen, die mit Hilfe alkalischer Absorptionsmittel neben anderen Schadstoffen den SO₂-Anteil aus dem Rauchgas partiell auswaschen, wobei danach ein festes Endprodukt, - in der Regel kommerziell nutzbarer Gips -, erzeugt wird. Im Falle von REAs ohne vorgeschalteten Wärmetauscher strömen die ca. 150 bis 200°C heißen Rauchgase seitlich oder von oben in den Wäscher ein und kühlen sich durch den Kontakt mit der Waschflüssigkeit, die das Absorptionsmittel zu einem bestimmten Prozentsatz enthält, auf Wasserdampf- Sättigungstemperatur ab. Nach der Gaswäsche muß der Anteil an mitgerissenen, Feststoffe enthaltenden Tröpfchen in den Tropfenabscheidern soweit reduziert werden, daß an der Schornsteinmündung der hierfür geltende Grenzwert eingehalten wird. Hierdurch lassen sich Feststoffablagerungs- bzw. Korrosionsprobleme sowohl in den dem Wäscher nachgeschalteten Anlagenteilen als auch in der näheren Umgebung des Reingasaustrittes der REA verhindern. In flue gas desulphurization plants (REA) of power plants in which fossil fuels are used, the gas scrubbers or Absorber is of central importance. Most of them in the last REAs built years ago are one or two-stage wet washes, which with the help of alkaline absorbents along with other pollutants Partially wash out the SO₂ portion of the flue gas, after which a solid End product, - usually gypsum that can be used commercially - is produced. In the event of of REAs without an upstream heat exchanger flow around 150 to 200 ° C are flue gases from the side or from above into the washer and cool themselves by contact with the washing liquid, which the Absorbent contains a certain percentage on water vapor Saturation temperature. After the gas scrubbing, the proportion of entrained droplets containing solids in the droplet separators be reduced to the extent that the applicable one at the chimney mouth Limit is observed. This allows solids deposition or Corrosion problems both in the downstream of the washer Plant parts as well as in the vicinity of the clean gas outlet of the Prevent REA.  

Bei den zweistufigen Tropfenabscheidern dient üblicherweise die erste Stufe zur Grobabscheidung und die zweite Stufe zur Feinabscheidung der Tröpfchen. Zur Vermeidung von Ablagerungen auf den Prallflächen bzw. dem Strömungsgitter ist es bekannt, diese in bestimmten Abständen mit Flüssigkeit freizuspülen.The first stage is usually used for the two-stage droplet separators for coarse separation and the second stage for fine separation of Droplet. To avoid deposits on the impact surfaces or the Flow grids are known to use liquid at certain intervals rinse free.

Tropfenabscheider lassen sich je nach Wäscherbauart waagerecht (senkrechte Gasdurchströmung) oder senkrecht (waagerechte Gasdurchströmung) im Wäscher einbauen. Die bisher verwendeten Tropfenabscheider sind statische Gebilde, die meist ihren optimalen Betriebspunkt bei 100%iger Gasbeaufschlagung haben, was gleichbedeutend mit einer ganz bestimmten Anströmungsgeschwindigkeit ist. Bei zurückgehender Anströmgeschwindigkeit im Teillastbereich des Wäschers sinkt der Abscheidegrad des Tropfenabscheiders, da die für die Abscheidung erforderlichen Trägheitskräfte in den meist gekrümmten Strömungsgittern oder Prallflächen nicht mehr optimal wirksam werden können.Depending on the type of scrubber, droplet separators can be horizontal (vertical Gas flow) or vertically (horizontal gas flow) in the Install scrubber. The droplet separators used up to now are static Formations that mostly have their optimal operating point at 100% Have gas supply, which is tantamount to a very specific one Flow velocity is. With decreasing flow velocity the degree of separation of the Droplet separator because the inertia forces required for the separation no longer in the mostly curved flow grids or baffles can be effective.

Aus der DD 2 68 821 A3 ist eine Vorrichtung zur Tropfenabscheidung für Gaswaschanlagen bekannt, bei der der Druckverlust auf die für die Tropfenabscheidung geeigneten Werte in Abhängigkeit vom Abgasvolumenstrom bzw. Verschmutzungsgrad geregelt werden kann. Dabei sollen die Prallflächen im Hinblick auf den Reinigungsvorgang gelenkig miteinander verbunden sein und der Druckverlust durch Positionsveränderung auf für die Tropfenabscheidung optimale Werte eingestellt werden. Die hierbei vorgesehene Veränderung des Druckverlustes durch Drehen der Lamellen ist praktisch nur bei Waschanlagen mit relativ geringen Gasdurchsätzen sinnvoll und stellt bei Anlagen mit großen Gasdurchsätzen einen erheblichen baulichen Aufwand dar.DD 2 68 821 A3 describes a device for droplet separation for Gas washers known in which the pressure drop on the for the Drop separation suitable values depending on Exhaust gas volume flow or degree of pollution can be regulated. Here the baffles should be articulated with regard to the cleaning process be connected to each other and the pressure loss due to change in position set to optimal values for droplet separation. The one here intended change in pressure loss by turning the fins practically only useful for washing plants with relatively low gas throughputs and represents a considerable structural requirement for systems with large gas throughputs Effort.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung vorzugschlagen, bei dem auch bei wechselnder Gasbeaufschlagung ein möglichst gleichbleibend hoher Abscheidegrad erhalten wird.The object of the invention is a generic method and a propose appropriate device, in which even with changing Applying gas at a separation level that is as constant as possible is obtained.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß bei wechselnder Beaufschlagung der Tropfenabscheider die Gasgeschwindigkeit im Tropfenabscheider durch Absperren von Teilbereichen etwa konstant gehalten wird. Zur Durchführung des Verfahrens wird darüber hinaus ein Tropfenabscheider mit lamellenartig angeordneten Prallflächen oder Strömungsgittern vorgeschlagen, bei dem ober- und/oder unterhalb des Tropfenabscheiders Klappen zur Regelung und/oder Absperrung der Gasdurchströmung angeordnet sind. Diese Klappen können manuell oder elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch um eine Achse drehbar sein und jeweils bestimmten Sektionen des Tropfenabscheiders zugeordnet und über getrennte Drehachsen mit vorzugsweise außerhalb des Gaswäschers angeordneten Betätigungsvorrichtungen verbunden sein. Zweckmäßigerweise sind ober- und/oder unterhalb des Tropfenabscheiders Rohre mit Sprühdüsen zum regelmäßigen Abspülen der Prallflächen und der Klappen angeordnet.To solve this problem it is proposed that when changing Applying the droplet separator to the gas velocity in the Droplet separators kept approximately constant by shutting off partial areas becomes. To carry out the procedure is also a Droplet separator with baffle plates or Flow grids proposed in the above and / or below the Drop separator flaps for regulating and / or shutting off the Gas flow are arranged. These flaps can be manually or be electrically, hydraulically or pneumatically rotatable about an axis and each assigned to certain sections of the droplet separator and over separate axes of rotation with preferably outside the scrubber arranged actuators to be connected. Conveniently are pipes above and / or below the droplet separator  Spray nozzles for regular rinsing of the baffles and the flaps arranged.

Die Erfindungsidee besteht im wesentlichen darin, die bishe­ rigen Tropfenabscheider "regelbar" auszuführen und das Gas durch einen verstellbaren freien Durchtrittsquerschnitt zu führen. Hierdurch läßt sich die Gasgeschwindigkeit in den durchströmten "Gaslamellen" der Tropfenabscheider derart erhöhen und somit anpassen, daß ein Optimalbetrieb auch im Teillastfall erzielt werden kann. Die bisherige "statische" Zweistufen-Tropfenabscheider -Kombination wird insbesondere durch eine aus statischen Tropfenabscheidern als Vor- oder Grobtropfenabscheider und regelbarem Fein-Tropfenabscheider bestehende Neu-Kombination ersetzt bzw. erweitert. Die erste Tropfenabscheider-Stufe wird im wesentlichen wie bisher aus­ geführt. Die zweite Stufe eignet sich wegen der in diesem Bereich vorliegenden geringeren Rest-Tropfen- sowie Rest- Feststoffbelastung dazu, konstruktive Veränderungen vor zu­ nehmen, die keine betrieblichen Beeinträchtigungen erwarten lassen.The idea of the invention consists essentially in the so far Other droplet separators "adjustable" and the gas thanks to an adjustable free passage cross-section to lead. This allows the gas velocity in the flowed through "gas fins" of the droplet separators in such a way increase and thus adjust that optimal operation also in Part load case can be achieved. The previous "static" Two-stage droplet separator combination will be particularly by using a static droplet separator as a preliminary or Coarse droplet separator and adjustable fine droplet separator existing new combination replaced or expanded. The first The droplet separator stage is essentially the same as before guided. The second stage is suitable because of this Lower residual drop and residual Solid load to prevent constructive changes take that do not expect any operational impairments to let.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Fig. 1 bis 4 beispielsweise näher erläutert.The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the attached FIGS .

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Teils eines regelbaren Tropfenabscheiders, Fig. 1 is a perspective view of part of a controllable droplet,

Fig. 2 ist eine Prinzipsskizze zum Tropfenabscheider nach Fig. 1 bei 100% Beaufschlagung (Vollast), Fig. 2 is a schematic diagram of the droplet separator shown in Fig. 1 at 100% impingement (full load),

Fig. 3 zeigt im Vergleich zu Fig. 2 einen Tropfenabschei­ der bei ca. 50% Beaufschlagung (Teillast), FIG. 3 shows, in comparison to FIG. 2, a droplet separation at approximately 50% loading (partial load),

Fig. 4 zeigt einen regelbaren Tropfenabscheider für nie­ drigere Teillastbereiche (100-10%). Fig. 4 shows an adjustable droplet separator for never lower part load ranges (100-10%).

In Fig. 1 sind die lamellenförmigen parallel nebeneinander angeordneten Prallflächen 3 zur Tropfenabscheidung in einer Trag- und Rahmenkonstruktion 1, 2 befestigt, wobei jeweils zwei Reihen von Prallflächen 3 V-förmig zueinander angeord­ net sind und in der Regel von unten nach oben vom Gas durch­ strömt werden. In der unteren von diesen beiden Reihen von Prallflächen 3 gebildeten Spitze befindet sich die Drehachse 7, an der die Klappen 8 zur Regelung und Absperrung be­ festigt sind. Die Drehachse ist zweckmäßigerweise durch die Gehäusewand des Wäschers nach außen geführt und kann von dort betätigt werden. Die Klappen 8 gestatten in der senk­ rechten Stellung (vgl. Fig. 1 + 2) einen ungehinderten Durchtritt des Gases durch den Tropfenabscheider. Diese Stellung entspricht im wesentlichen der 100% Beaufschla­ gung. Für den Teillastbereich können die Klappen wie in Fig. 3 dargestellt in die Position 8a gedreht werden, so daß sie auf einer der beiden Reihen der Prallflächen 3 aufliegen und insbesondere die Hälfte der Durchtrittsfläche des Gases ver­ sperren.In Fig. 1, the lamellar baffles 3 are arranged in parallel next to each other for droplet separation in a support and frame structure 1 , 2 , two rows of baffles 3 are V-shaped to each other and usually from bottom to top of the gas through be flocked. In the lower of these two rows of baffles 3 formed tip is the axis of rotation 7 , on which the flaps 8 for control and shut-off are fastened. The axis of rotation is expediently guided outwards through the housing wall of the washer and can be actuated from there. The flaps 8 allow in the vertical right position (see. Fig. 1 + 2) an unimpeded passage of the gas through the droplet separator. This position corresponds essentially to the 100% application. For the part-load range, the flaps can be rotated as shown in Fig. 3 in position 8 a, so that they rest on one of the two rows of the baffles 3 and in particular lock half of the passage surface of the gas ver.

In der Fig. 4 ist eine Kombination aus zwei nebeneinander­ liegenden Bereichen von Prallflächenreihen dargestellt, wobei an den beiden Längsseiten der Prallflächenreihen Dreh­ achsen 7a, 7b für ggf. getrennt betätigbare Klappen 9 und 10 angeordnet sind. Durch Verschließen von einer oder mehreren der insgesamt vier dargestellten Klappen 9 und 10 kann auf alle möglichen Teillastbereiche im erforderlichen Maße rea­ giert werden. Die jeweilige Klappenposition kann meß- und regelungstechnisch verarbeitet und für die Prozeßsteuerung und -anpassung in der Meßwarte registriert werden.In Fig. 4, a combination of two adjacent areas of baffle rows is shown, with axes of rotation 7 a, 7 b for optionally separately operable flaps 9 and 10 are arranged on the two long sides of the baffle rows. By closing one or more of the four flaps 9 and 10 shown , all possible partial load ranges can be reacted to the required extent. The respective damper position can be processed using measurement and control technology and registered in the control room for process control and adjustment.

Der außerhalb des Absorbers auf der als Antriebswelle (Hohl­ rohr) ausgeführten Drehachse 7 installierte Antrieb betätigt die Klappen. Der dem Gas zur Verfügung stehende freie Durch­ tritt bestimmt sich durch die Anzahl der offenen bzw. ge­ schlossenen Module. Die Drehachse 7 ist beim Ausführungsbei­ spiel nach der Fig. 1 in der Spitze des V-förmigen Tropfenabscheiders durch ein Zentralrohr geführt und schar­ nierartig mit der Klappe 8 und dem Tropfenabscheider verbun­ den. Bei großen Absorbern kann sowohl die Klappe als auch die Welle geteilt werden. Der Antrieb der geteilten Wel­ len/Klappen würde in diesem Fall von beispielsweise zwei gegenüberliegenden synchronisierten Motoren erfolgen. Auf diese Weise können auch über der Länge des Tropfenabschei­ ders mehrere Klappen angeordnet sein, die ggf. getrennt be­ wegt werden. Damit lassen sich auch bestimmte Querschnitts­ bereiche des Tropfenabscheiders stärker, andere weniger mit Gas beaufschlagen. Darüber hinaus kann man bei großen Absor­ bern auch mehrere Antriebe zu Gruppen zusammenschließen. Ein gemeinsamer Antrieb, wobei die anzutreibenden Klappen mecha­ nisch gekoppelt sind, stellt eine weitere Alternative zum Antriebskonzept dar. Die Antriebswelle der Klappe durch­ dringt das Absorbergehäuse und muß an dieser Stelle mit einer geeigneten Wellenabdichtung ausgestattet sein. Hierzu eignen sich beispielsweise Dichtungen, die sich beim Wellen­ durchtritt an Rührwerksbehältern bereits bewährt haben. Da der Absorber meist im Überdruckbereich arbeitet (20 bis 30 mbar), sollte die einfach-mechanische Wellenabdichtung mit einem Sperrmedium (Druckpatrone) beaufschlagt sein.The drive installed outside the absorber on the rotary shaft 7 designed as a drive shaft (hollow tube) actuates the flaps. The free gas available is determined by the number of open or closed modules. The axis of rotation 7 is in the game Ausführungsbei according to FIG. 1 in the tip of the V-shaped droplet separator through a central tube and sharp kidney with the flap 8 and the droplet separator verbun the. With large absorbers, both the flap and the shaft can be split. The drive of the split Wel len / flaps would be done in this case, for example, two opposite synchronized motors. In this way, several flaps can be arranged over the length of the drop separator, which can be moved separately if necessary. This means that certain cross-sectional areas of the droplet separator can also be supplied with more gas, others less so. In addition, with large absorbers, several drives can be connected to groups. A common drive, with the flaps to be driven mechanically coupled, is another alternative to the drive concept. The drive shaft of the flap penetrates the absorber housing and must be equipped with a suitable shaft seal at this point. For this purpose, seals are suitable, for example, which have already proven their worth when passing through shafts on agitator tanks. Since the absorber mostly works in the overpressure range (20 to 30 mbar), the simple mechanical shaft seal should be pressurized with a barrier medium (print cartridge).

In den Figuren sind weiterhin unter- und oberhalb der Prall­ flächen Spülrohre 4, 5, 6 mit auf die Prallflächen gerichteten Düsen angeordnet. Das Spüldüsenrohr (6) auf der Abströmseite (oben) ist so angeordnet, daß sich die Klappe (8) unterhalb durchbewegen kann. Die Spüldüsen sind sowohl auf die Trop­ fenabscheiderlamellen, wie auch auf die Scharniergelenke der Klappe gerichtet.In the figures, flushing pipes 4 , 5 , 6 with nozzles directed onto the impact surfaces are furthermore arranged below and above the impact surfaces. The rinsing nozzle tube ( 6 ) on the outflow side (top) is arranged so that the flap ( 8 ) can move below. The flushing nozzles are directed both to the droplet separator fins and to the hinge joints of the flap.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen geregelten Tropfenab­ scheiders ist eine Besprühung der Abströmseite empfehlens­ wert, um eine einwandfreie Bewegung der Klappe zu gewähr­ leisten. When using the regulated drop according to the invention spraying the outflow side is recommended worth it to ensure proper movement of the flap Afford.  

Der regelbare Tropfenabscheider ermöglicht die Anpassung des REA- bzw. Absorberbetriebes im Gasteillastbereich bis hin zu sehr niedrigen Teillastfällen. Hierdurch wird die Tropfenab­ scheidung erhöht, was zu einer Reduzierung der Tropfenemis­ sion und wegen der aus verschiedenen Gründen immer noch vorhandenen Restschadstoffe zu einer Minderung der Belastung der Umwelt führt.The adjustable droplet separator enables the adjustment of the REA or absorber operation in the gas load range up to very low partial load cases. This will drop the droplet divorce increases, which leads to a reduction in drop emis sion and because of for various reasons still existing residual pollutants to reduce the burden of the environment.

BezugszeichenlisteReference list

1 Tragkonstruktion
2 Rahmenkonstruktion
3 Prallflächen zur Tropfenabscheidung
4, 5, 6 Spülrohre mit Düsen
7 Drehachse
8, 9, 10 Klappen 1 supporting structure
2 frame construction
3 baffles for droplet separation
4 , 5 , 6 rinsing pipes with nozzles
7 axis of rotation
8 , 9 , 10 flaps

Claims (5)

1. Verfahren zur Tropfenabscheidung in Gaswäschen, z. B. von Rauchgasentschwefelungsanlagen, wobei die Gase nach Verlassen der Waschstufe von Feststoffe enthaltenden Tröpfchen befreit werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei wechselnder Beaufschlagung der Tropfenabscheider die Gasgeschwindigkeit im Tropfenabscheider durch Absperren von Teilbereichen etwa konstant gehalten wird.1. Process for droplet separation in gas washes, for. B. from flue gas desulfurization systems, the gases are freed from droplets containing solids after leaving the washing stage, characterized in that the gas velocity in the droplet separator is kept approximately constant by shutting off partial areas when the droplet separator is acted upon alternately. 2. Tropfenabscheider zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bestehend aus lamellenartig angeordneten Prallflächen (3) oder Strömungsgittern, dadurch gekennzeichnet, daß ober- und/oder unterhalb des Tropfenabscheiders Klappen (8, 9, 10) zur Regelung und/oder Absperrung angeordnet sind.2. droplet separator for performing the method according to claim 1 consisting of lamellar baffles ( 3 ) or flow grids, characterized in that flaps ( 8 , 9 , 10 ) for control and / or shut-off are arranged above and / or below the droplet separator. 3. Tropfenabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (8, 9, 10) manuell oder elektrisch, hydraulisch, pneumatisch um eine Achse (7) drehbar sind.3. Droplet separator according to claim 2, characterized in that the flaps ( 8 , 9 , 10 ) can be rotated manually or electrically, hydraulically, pneumatically around an axis ( 7 ). 4. Tropfenabscheider nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (8, 9, 10) jeweils bestimmten Sektionen des Tropfenabscheiders zugeordnet sind und über getrennte Drehachsen mit vorzugsweise außerhalb des Gaswäschers angeordneten Betätigungsvorrichtungen verbunden sind.4. droplet separator according to claims 2 or 3, characterized in that the flaps ( 8 , 9 , 10 ) are each assigned to certain sections of the droplet separator and are connected via separate axes of rotation to actuators preferably arranged outside the gas scrubber. 5. Tropfenabscheider nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ober- und/oder unterhalb des Tropfenabscheiders Rohre (4, 5, 6) mit Sprühdüsen zum regelmäßigen Abspülen der Prallflächen (3) und der Klappen (8, 9, 10) angeordnet sind.5. droplet separator according to at least one of claims 2 to 4, characterized in that above and / or below the droplet separator pipes ( 4 , 5 , 6 ) with spray nozzles for regular rinsing of the baffles ( 3 ) and the flaps ( 8 , 9 , 10 ) are arranged.