DE69025625T2 - Verfahren zur vermeidung des rücksprühens in einem elektroabscheider - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verringern des Risikos des Rückschlags einer Koronaentladung in einem elektrostatischen Staubabscheider, welchem heiße staubhaltige Gase über einen Gaszufuhrkanal zugeführt werden, und durch welchen die Gase für die Staubabscheidung hindurchgeleitet werden, wobei dadurch die Gastemperatur verringert und die Gasfeuchte erhöht wird, daß vor dem Durchleiten der Gase durch den Staubabscheider den Gasen Wasser zugefügt wird, welches in den Gasen verdampft.
• Gewöhnlich bestehen elektrostatische Staubabscheider aus mehreren aufeinanderfolgenden Staubabscheidereinheiten, durch welche zum Reinigen staubhaltige Gase hindurchgeleitet werden. Jede dieser Einheiten weist eine innere Kammer auf, die in mehrere parallele Gasdurchlässe durch mehrere gegenüberliegende vertikale Vorhänge aus geerdeten Stahlplatten unterteilt ist, welche die Sammelelektroden der Einheit bilden. Mehrere vertikale Drähte, an welche eine negative Spannung angelegt wird, sind in jedem Gasdurchlaß angeordnet und bilden die Entladungselektroden jeder Einheit. Infolge von Koronaentladungen an den Entladungselektroden werden die Gase in dem elektrischen Feld in den Gasdurchlässen ionisiert. Die negativen Ionen werden von den Sammelelektroden angezogen, und stoßen bei der Bewegung dorthin mit Staubteilchen in den Gasen zusammen, wodurch die Teilchen aufgeladen werden, die dadurch von den Gasen abgezogen werden, daß sie von der nächstliegenden Sammelelektrode angezogen werden, wo sie sich ablagern und eine Staubschicht aufbauen.
• Im allgemeinen steigt der Staubabscheidewirkungsgrad mit der Spannung zwischen den Elektroden an. Allerdings sollte die Spannung nicht zu hoch sein, da sonst Überschläge zwischen den Elektroden auftreten könnten. Ein zu hoher Strom pro Flächeneinheit in Richtung auf die Sammelelektrode kann dazu führen, daß die Staubschicht schneller aufgeladen wird als sie zur Sammelelektrode hin entladen wird. Dann führt diese Aufladung der Staubschicht zu einer Funkenbildung in der Schicht, was normalerweise als Rückwärts-Koronaentladung oder Rücksprühen bezeichnet wird, und es wird Staub zurück in die Gase geschleudert, wodurch der Staubabscheidungswirkungsgrad beeinträchtigt wird. Das Risiko des Rücksprühens nimmt darüber hinaus mit dem spezifischen Widerstand des Staubes zu.
• Um das Risiko des Rücksprühens zu verringern, insbesondere bei der Abscheidung von Staub mit hohem spezifischen Widerstand, wobei eine derartige Stromversorgung der Entladungselektroden aufrecht erhalten wird, daß an diesen Elektroden gleichmäßig verteilte Koronaentladungen auftreten, werden heutzutage die Entladungselektroden gewöhnlich mit gepulsten Strömen versorgt. Jede Staubabscheidereinheit weist eine getrennt regelbare Strom- und/oder Spannungsversorgungsschaltung mit zugehörigen Regeleinrichtungen auf, so daß die Strom- und/oder Spannungsversorgung für jede Einheit getrennt kontrolliert werden kann. Daher wird die Stromversorgung für die Entladungselektroden jeder Einheit auf solche Weise getrennt eingestellt, daß ein maximaler Staubabscheidungswirkungsgrad erhalten wird.
• Ein weiteres Verfahren zur Verringerung des Risikos des Auftretens eines Rücksprühens besteht im Hinzufügen von Wasser, um die Temperatur der heißen Gase abzusenken und deren Feuchte zu erhöhen, wodurch der spezifische Widerstand des Staubes herabgesetzt wird. Eine derartige Kühlung der heißten Gase durch direkte Verdampfung von Wasser wird gewöhnlich in einem Vorbehandlungsturm durchgeführt, durch welchen die Gase hindurchgeleitet werden, bevor sie dem elektrostatischen Staubabscheider zugeführt werden. Derartige Türme sind sehr groß, da das gesamte, dort eingespritzte Wasser verdampft werden muß, bevor die Gase herausgeleitet werden können.
• Die US-A-3 512 340 beschreibt ein Verfahren, bei welchem Staubteilchen und Flüssigkeit getrennt an unterschiedlichen Orten in den Gaszufuhrkanal eingeleitet werden. Zuerst werden die Staubteilchen eingeführt, die durch die heißen Gase schnell erhitzt werden, und dann wird die Flüssigkeit in den Gaszufuhrkanal eingespritzt, um durch Wärmeaustausch mit den erhitzten Staubteilchen verdampft zu werden. Das Wasser wird direkt in den Gaszufuhrkanal eingespritzt. In der Praxis hat b sich herausgestellt, daß ein gewisser Anteil des Wassers die Wand des Kanals erreicht, bevor es verdampft wird. Auf diese Weise wird die Wand befeuchtet, was wiederum dazu führt, daß Staubteilchen als Ablagerung an der Wand anhaften, was ein wesentliches Problem darstellt. Dieses Problem wurde nicht auf zufriedenstellende Weise gelöst, obwohl dies eines der Hauptziele der in der US-Patentschrift geschilderten Erfindung darstellte. Eine derartige direkte Einspritzung von Wasser konnte anscheinend nur mit Hilfe großer Vorbehandlungstürme durchgeführt werden.
• Bei anderen Verfahren nach dem Stand der Technik zur Verringerung des Risikos des Rücksprühens in einem elektrostatischen Staubabscheider werden wasserfreies Schwefeltrioxidgas (siehe US-A-4 533 364), eine Phosphorsäurekomponente, Ammoniak oder Natrium den Gasen beigegeben, bevor diese durch den Staubabscheider geleitet werden. Diese Verfahren nach dem Stand der Technik sind jedoch schwierig durchzuführen, und häufig teuer, da sie die Bereitstellung großer Anlagen erfordern, die hohe Betriebskosten zur Folge haben, in der Nähe der Staubabscheider.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines einfachen, kostengünstigen und durchführbaren Verfahrens zur Verringerung des Risikos des Rücksprühens auf der Grundlage der Verringerung der Gastemperatur und der Erhöhung der Gasfeuchte durch Hinzufügen von Wasser, welches in den Gasen verdampft.
• Dieses Ziel wird durch ein Verfahren der in der Einleitung der vorliegenden Beschreibung genannten Art erreicht, welches sich dadurch auszeichnet, daß einige der Staubteilchen, die in dem Staubabscheider abgeschieden werden, als Träger für eine Menge an Flüssigkeit, hauptsächlich Wasser, verwendet werden, welche so zugemessen ist, daß sie die gewünschte Verringerung der Temperatur erzeugt, und dadurch zurückgeführt werden, daß sie in den Gaszufuhrkanal zusammen mit der Flüssigkeit eingespritzt werden, die von Staubteilchen mitgeführt wird.
• Vorzugsweise werden die größeren Staubteilchen als Träger für die Flüssigkeit verwendet und werden zurückgeführt. Bei Verwendung eines Staubabscheiders, der aus mehreren aufeinanderfolgenden Staubabscheidereinheiten besteht, sind die Flüssigkeit tragenden und rückgeführten Staubteilchen solche Staubteilchen, die in der ersten Staubabscheidereinheit abgeschieden werden.
• Bei einigen Anwendungszwecken besteht die Flüssigkeit aus Wasser, welchem Natrium hinzugefügt wurde, vorzugsweise in Form eines Natriumsalzes. Bei anderen Einsätzen besteht sie aus Wasser, welchem Schwefel zugefügt wurde, vorzugsweise in Form von Schwefelsäure.
• Die Erfindung wird nachstehend mit mehr Einzelheiten unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, welche eine Anlage zum Reinigen von Rauchgasen aus einer Kesselanlage mit Kohlenfeuerung zeigt. Die dargestellte Anlage weist Einrichtungen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf.
• Die Zeichnung zeigt schematisch eine Anlage zum Reinigen staubhaltiger Rauchgase aus einer kohlengefeuerten Kesselanlage 1. Eine Vorheizvorrichtung 2 ist dazu ausgebildet, Wärme von den heißen Rauchgasen auf Verbrennungsluft zu übertragen, welche über einen Kanal 2a der Anlage 1 mit Hilfe eines Gebläses 3 zugeführt wird.
• Die heißen Rauchgase, die eine Temperatur von etwa 150ºC aufweisen können, werden durch einen Kanal 4 zu einem elektrostatischen Staubabscheider 5 geleitet, der aus drei aufeinanderfolgenden Staubabscheiderstufen 5a, 5b und 5c besteht, durch welche die Gase zum Reinigen hindurchgeleitet werden. Die auf diese Weise gereinigten Rauchgase werden durch einen Kanal 6 zu einem Rauchgasgebläse 7 geführt, welches die Gase durch einen Kanal 8 zu einem Abzug 9 zum Ausstoßen in die Atmosphäre befördert.
• Jede der aufeinanderfolgenden Staubabscheidereinheiten 5a, 5b und 5c ist konventionell aufgebaut und weist eine innere Kammer auf, die in mehrere parallele Gasdurchlässe durch mehrere gegenüberliegende vertikale Vorhänge aus geerdeten Stahlplatten, also Sammelelektroden, unterteilt ist. Mehrere vertikale Drähte, also Entladungselektroden, die an eine Spannung von etwa -50 kV angeschlossen sind, sind in jedem Gasdurchlaß angeordnet. Die Rauchgase werden in dem elektrischen Feld in diesen Durchlässen ionisiert. Die negativen Ionen werden von den Sammelelektroden angezogen und stoßen bei ihrer Bewegung zu den Elektroden mit Staubteilchen in den Rauchgasen zusammen, wodurch diese Teilchen aufgeladen werden, und von den Gasen dadurch abgetrennt werden, daß sie von der nächsten Sammelelektrode angezogen werden, wo sie abgelagert werden.
• Die auf den Sammelelektroden abgelagerten Staubteilchen bauen eine Schicht aus Staub auf, die in regelmäßigen Intervallen entfernt wird. Dann fallen die Staubteilchen in den Sammel- Bodenentleerer 10a, 10b bzw. 10c jeder Staubabscheidereinheit. Die Staubteilchen, die von dem Bodenentleerer 10b der zweiten Einheit 5b gesammelt werden, und die kleiner sind als jene, die von dem Bodenentleerer 10a der ersten Einheit 5a gesammelt werden, und auch die Staubteilchen, die von dem Bodenentleerer 10c der dritten Einheit 5c gesammelt werden, und die kleiner sind als jene, die in dem Bodenentleerer lod der zweiten Einheit 5b gesammelt werden, werden von den Bodenentleerern 10b und 10c durch Fördereinrichtungen 11b und 11c entfernt, die nur schematisch dargestellt sind.
• Einige der Staubteilchen, die von dem Bodenentleerer 10a der ersten Einheit 5a gesammelt werden, werden in das System über eine Vorrichtung 12 zurückgeführt, und zwar auf eine Weise, die nachstehend noch genauer erläutert wird. Die übrig bleibenden Staubteilchen in dem Bodenentleerer 10a der ersten Einheit 5a werden durch eine Fördereinrichtung 11a (nur schematisch dargestellt) und die Fördereinrichtungen lib und 11c entfernt.
• Die Vorrichtung 12, die nur äußerst schematisch dargestellt ist, weist einen Behälter 13 für eine Zwischenspeicherung der Staubteilchen auf, welche zurückgeführt werden sollen. Eine Ventilvorrichtung oder ein Absperrschieber 14 ist unterhalb des Behälters 13 angeordnet und so ausgebildet, daß er die Staubteilchen einem Schraubenförderer 15 zuführt, der die Staubteilchen zu einer Leitung 16 transportiert, die in dem Rauchgaskanal 4 endet. Ein starker Luftstrom (durch Pfeile angedeutet) wird durch die Leitung 16 geblasen. Bevor sie das Ausstoßende des Schraubenförderers 15 erreichen, werden die Staubteilchen mit Wasser besprüht. Das Wasser wird im Schraubenförderer 15 über eine Verbindung 17 zugeführt, und wird zur Leitung 16 zusammen mit den Staubteilchen befördert. Die als Träger für das zugefügte Wasser dienenden Staubteilchen werden in den Rauchgaskanal 4 eingeblasen. Das Wasser verdampft in den Rauchgasen, und verringert so die Gastemperatur und erhöht die Gasfeuchte. Die Menge an Wasser, die durch die Verbindung 17 eingelassen wird, wird so abgemessen, daß die gewünschte Verringerung der Temperatur der Rauchgase erzielt wird. Um den Staubabscheidungswirkungsgrad noch weiter zu verbessern, kann das Wasser bei einigen Einsatzfällen Natrium, hinzugefügt in Form eines Natriumsalzes, oder Schwefel enthalten, hinzugefügt in Form von Schwefelsäure.

Claims (5)

1. Verfahren zum Reduzieren der Gefahr von Rücksprühen in einem elektrostatischen Staubabscheider (5) dem heisse, Staub enthaltende Gase durch einen Gaszufuhrkanal (4) zugeführt werden und durch welchen die Gase zum Staubabscheiden geleitetwerden, in welchem Verfahren die Gastemperatur reduziert und die Gasfeuchtigkeit erhöht wird, dadurch, dass den Gasen, bevor sie durch den Sraubabscheider (5) geleitet werden, Wasser zugesetzt wird, das in den Gasen verdampft, dadurch gekennzeichnet, dass einige der im Staubabscheider (5) abgeschiedenen Staubteilchen als Träger für eine der erwünschten Temperatursenkung angepasste Menge von Flüssigkeit, hauptsächlich Wasser, verwendet und zurückgeführt werden, dadurch, dass sie zusammen mit der von den Staubteilchen getragenen Flüssigkeit in den Gaszufuhrkanal (4) eingespritzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die grösseren Staubteilchen als Träger für die Flüssigkeit verwendet und zurückgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, das in einem Staubab scheider (5) durchgeführt wird, der aus mehreren nacheinander anaeordneten Abscheideeinheiten (5a, 5b, 5c) aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass die die Flüssigkeit tragenden und zurückgeführten Staubteilchen in der ersten Abscheideeinheit (5a) abgeschiedene Staubteilchen sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit aus Wasser besteht, dem Natrium zugesetzt worden ist, vorzugsweise in Form von Natriumsalz.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit aus Wasser besteht, dem Schefel zugesetzt worden ist, vorzugsweise in Form von Schwefelsäure.