NO832788L - Framgangsmaate for rensing av avgasser og gjenvinning av varme og anordning for gjennomfoering av framgangsmaaten - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en framgangsmåte for

rensing av avgasser og gjenvinning av varme, særlig fra et fyringsanlegg, hvor avgassen blir brakt i kontakt med en vaskevæske som går i kretsløp og som inneholder tilsetningsstoffer som binder de skadelige stoffene i avgassen, og forbindelsene som dermed oppstår blir oksy-

dert og fjernet fra kretsløpet.

Fyringsanlegg hvor fossile brennstoffer for-

brennes, eksempelvis fyringsanlegg utstyrt med oljebren-

nere, belaster omverdenen ved skadelige stoffer som føres med avgassen, særlig svoveldioksyd, SC^. Dessuten opptrer ved de varme avgassene høyt varmetap. Varmetapet betinger at den samlete virkningsgraden av et fyringsan-

legg, hvor eksempelvis vann blir varmet, begrenses og derigjennom er utnyttelsen av tilført energi ikke til-fredsstillende .

For rensing av avgasser er allerede mange fram- . gangsmåter, anordninger og anlegg foreslått og blir også benyttet. De arbeider vesentlig alle etter samme grunn-prinsipp, hvor svoveldioksyd blir vasket ut av avgassen. Vaskevæsken, som her hensiktsmessig går i kretsløp, inneholder tilsvarende kjemikalier, som kalsiumkarbonat og/

eller kalsiumoksyd og/eller kalsiumhydroksyd, som binder svoveldioksyd i avgassen. Med oksygen blir så de dannede forbindelsene oksydert til kalsiumsulfat, og dette blir skilt fra vaskevæsken og fjernet.

Ved kjente framgangsmåter for røyk- og avgass-vasking blir doseringen av benyttete absorpsjonskjemi-

kalier, før oksydering av sulfit til sulfat og for ut-

siling av kalsiumsulfat som dannes eller er dannet fra vaskemiddelkretsløpet gjort slik, at denne framgangsmåten bare kan anvendes ved rensing av avgass fra store forbrenningsanlegg •

Formålet med oppfinnelsen er å komme fram til

en framgangsmåte av det innledningsvis omtalte slaget,

som egner seg til rensing av avgass også ved små og middels store forbrenningsanlegg, og med en apparativ minstekostnad, hvor vidtgående utvasking av de foruren-

sende stoffene i avgassen og samtidig økonomiske arbeid ved gjenvinning av varme og tilsvarende energisparende utnytting av brennstoffet. Et formål for oppfinnelsen er også å framskaffe en anordning for optimal gjennomføring

av framgangsmåten.

Målet blir nådd ved en framgangsmåte av det slaget som er nevnt innledningsvis, hvor vaskevæsken fra en lagringsbeholder blir ledet inn i et øvre rom i en avgassledning, eksempelvis en kamin i fyringsanlegget og herfra ledet i motstrøm med avgassen som strømmer ovenfra i avgassledningen eksempelvis i kaminen, hvor de skadelige stoffene gjennom de i vaskevæsken forekommende tilsetningsstoffer blir bundet og de dannete forbindelsene sammen med vaskevæsken ført i tilbakeløp til lagringsbeholderen, hvor under vaskingen avgassen samtidig trekker til seg varme og denne blir tilført innløpet i fyringsanlegget for oppvarming av fluider eller en annen varmeforbruker.

Anordningen for gjennomføring av framgangsmåten .

er kjennetegnet ved at en avgassledning som utgår fra et ved en brenner oppvarmet kar-rom i et kar i fyringsan-

legget blir trukket oppover gjennom en kamin ved siden av avgassledningen i en ledning som utgår fra en lagringsbeholder som inneholder vaskevæske og fører til et øvre område av avgassledningen og munner i denne, og i et nedre område av avgassledningen er plassert en avløps-ledning som fører tilbake til lagringsbeholderen. Videre hensiktsmessige utførelser av framgangsmåten i følge oppfinnelsen er gitt i de tilsvarende underkravene.

Framgangsmåten oppviser en rekke fordeler som omfatter fra gjennomføring i plassbesparende anordning for små og middels anlegg til fjerning av skadelige stoffer og samtidig varmeutnyttelse. Et vesentlig kjennetegn er innføringen av kaminen i vaskingens arbeidsområde. Dermed blir plassbehovet for det totale anlegget redusert til et minimum, hvorved det også blir oppnådd at samtidig gjennom den i motstrøm flytende vaskevæsken av avgassen ikke bare skadelige stoffer, men også varme blir fjernet,

som nå kan tilføres et fluid s.om skal varmes opp. Anordningen som er tilpasset framgangsmåten gir nok en videre mulighet for varmeutnyttelse som kan virkeliggjøres uten store kostnader. I en forbindelsesledning, eksempelvis en kaminstuss mellom varmekaret og avgassledningen i kaminen, kan en varmeveksler være bygget inn som allerede en del av varmen, som vanligvis gjennom den her utstrømmende avgassen nyttevarmen går tapt, fjernes slik at denne varmen kan tilføres et eller annet bruksområde. Denne tilsetnings-invetningen av en kombinert lagringssedimentasjonsbeholder og eventuelt reaksjonsbeholder fører videre med seg for-

deler, ved at seg i denne de med vaskevæsken utvaskete og ved videre-behandling dannete faste forbindelser avsettes i brennerens stillstandsperiode. Når brenneren ikke er i drift, blir også vaskevæske - omløpet stanset. De fine,

faste stoffene, for slike dreier det seg som regel om, avsettes i lagringsbeholderen fra den rolige vaskevæsken og blir herfra bare sporadiske fjernet i stillstands-perioden. På dette viset er fraskillingen fullstendig som ved en fjerning av det faste stoffet ved væskeomløpet, som er tilfellet ved kjente framgangsmåter og anlegg. Også

Også ved denne forholdsregelen er framgangsmåten

i samsvar med oppfinnelsen forenklet og forbedret i for-

hold til teknikkens stand. Ved anordningen av et reaksjonskammer i lagringsbeholderen kan den i lagringsbeholderen tilbakeførte, forbrukte vaskevæske helt eller i det minste delvis bli regenerert.

Et videre problem kan løses ved framgangsmåten

i samsvar med oppfinnelsen. Kondensasjonsvarmén av for-brenningsgassen kan bare utnyttes optimalt når faktisk væske, som regel vann, er utkondensert. Da dette fører til en uønsket økning som vaskevæske ført i kretsløp ville ført til, blir den i vaskevæskemengden fjernete varme-

mengde regulert slik at temperaturen i væsken ligger delvis, under og delvis over duggpunktet for røyk-,

eksempelvis avgassen. På denne måten blir på den ene siden fuktighet fra avgassen kondensert i vaskevæsken og på den andre siden vann fra vaskevæsken fordampet i røyk - eksempelvis avgassen. Den over varmeveksler vaskevæsken fjernete varmemengden blir hensiktsmessig regulert over en nivåregulerer tilordnet lagringsbeholderen og følgelig temperaturen og mengden av vaskevæsken styrt. Som følge av dette blir kretsløpet holdt på et vesentlig bestemt nivå og en omhyggelig dosering av mengde nødvendig for vasking er av denne grunn ikke nødvendig. Derved blir det ved starten,

dvs. oppstarting av fyringsanlegget arbeidet under duggpunktet, mens etter varmingen av vaskevæsken blir det innstilt en vasketemperatur som ligger over duggpunktet.

På denne måten blir i et rasjonelt arbeidende kretsløp ved hjelp av anordningen enklere byggeenheter også i små og middels store fyringsanlegg garantert en svært god avgassrensing og samtidig en forhøyet energi-utnyttelse.

En muret kamin er ikke lenger ubetinget nødvendig, tvert imot holder det med et avgassrør som er omgitt av vegger av eksempelvis rustfritt stål.

Oppfinnelsen blir nærmere beskrevet under henvis-ning til vedlagte tegninger, som viser skjematisk framstilt utførelsesformer av en anordning for gjennomføring av framgangsmåten, og hvor

fig. 1 viser et skjematisk planriss av en anordning

plassert mellom et kar i et fyringsanlegg og en lagringsbehoder for vaskevæske,

fig. IA viser i detalj spruteanordingen, og fig. 2 viser skjematisk en lagringsbeholder festet til anordningen og som samtidig er sedimentasjons- og reaksjonsbeholder.

Fig. 1 viser skjematisk en i karet 2 plassert konvensjonell oljebrenner 1 i et fyringsanlegg, som væske-anlegget er tilkoplet. Karet 2 som eksempelvis tjener for varming av bruks- og oppvarmingsvann, er utstyrt med et bruksvannutløp 3 og en bruksvann-fødingsledning 4 og et oppvarmingsutløp 5 og et oppvarmingstilbakeløp 6. Karet 2

er tilsluttet en kamin 8, som kan være murt, men også bare

utformet som mantel for en avgassledning 9. Denne avgassledningen er en vesentlig bestanddel av anordningen for gjennomføring av vaskeframgangsmåten. Den fører fra nedre område av kaminen og oppover, fortrinnsvis hovedsaklig gjennom hele lengden av kaminen 8 og blir gjennomstrømmet av avgassen som stammer fra oljebrenneren 1. For vaske-

væsken som inneholder tilsatsstoffer for binding av de skadelige stoffene i avgassen er på utsiden av kaminen 8, hensiktsmessig ved dens nedre ende plassert en lagrings beholder 16, hvor en ledning 12 forvaskevæsken i et øvre område i avgassledningen 9 munner. I.jiærheten av utløpet fra lagringsbeholderen 16 er det i ledningen 12 en pumpe 13

og festet til denne er det innebygd en luftinjektor 15.

Innløpet av ledningen 12 i avgassledningen 9 er fortrinns-

vis utstyrt med en sprutearmer 11.

Fra et nedre, mot det ytre avstengt, område av avgassledningen 9 fører en avløpsledning 14 tilbake til lagringsbeholderen 16, Vaskevæsken blir ved hjelp av pumpen 13,ut av lagringsbeholderen 16 ført inn i avgassledningen 9.

En praktisk utførelsesform framkommer ved en avgassledning 9 med en lengde som minst tilsvarer kaminhøyden, fordelaktig 6 m eller mer. Diameteren av en slik avgassledning er ca. 15 cm. En vaskevæske som binder skadelige stoffer i avgassen er fortrinnsvis en kalkløsning, hvor brent kalk og vann i forholdet 40g kalk i 1 liter vann og maursyre i forholdet 50g maursyre til 40g kalk.

Bak pumpen 13 i ledningen 12 sett i strømnings-, retningen, blir luft brakt inn i vaskevannet, eksempelvis gjennom luftinjektoren 15, for å gjennomføre den nødvend-

ige oksydasjonen i løsningen.

Bruktvannsinnmatingen blir ført gjennom lagringsbeholderen 10 og går over i bruktvannsinnmatingsledningen som fører inn i karet 2. Tilbakeløpet 18 av oppvarmings-vannet fører likedan gjennom lagringsbeholderen 16 og herfra til oppvarmingstilbakeløpet 6, som munner i karet 2.

I forbindelsen mellom karet 2 og avgassledningen 9, som fortrinnsvis er ..kaminstuss 19, er det plassert en varmeveksler 7, som allerede ved innløpet av avgassen fra karet 2 fjerner denne varmen. Det ved varmeveksleren varmete medium kan tilføres et eller annet bruksområde.

Til slutt er det for optimal gjennomføring av framgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen også en ut-forming av lagringsbeholderen 16 som er slik at her ikke bare vaskevæsken blir lagret, men ved stillstand i fyringsanlegget faller de faste stoffene ned og samles. Videre kan denne lagringsbeholderen også være utstyrt med et reaksjonskammer.

I fig. 2 er vist skjematisk en kombinert lagrings-, sedimentasjons- og reaksjonsbeholder 16. Vist er her karet 2 i fyringsanlegget og kaminen 8, inn i hvilken avgassledningen 9 (fig. 1) er ført og i hvilken ledning en 12 hvor vaskevæsken som kommer fra lagringsbeholderen 16 munner.

Lagrings-, og sedimentasjons og reaksjonsbeholderen 16 består av tre avdelinger, nemlig kammeret 20 for vaskevæsken som strømmer fra avgassledningen 9 tilbake over av-løps -ledningen 14. Under dette kammeret 20 er slamrommet 21 og over kammeret 20 befinner seg et forrådsrom 22 med kalsiumkarbonat (CaCO^). I kammeret 20 er plassert en varmeveksler 23, eksempelvis for brukt vann, hvori fører inn-og utløpsledningene 17, 4 for et medium som brukes til varmegjenvinning. Pumpen 13 er plassert i nedre område av avgassledningen 9 hvor det fører en ledning 12 for vaskevannet og er tilkoplet luftinjektoren 15. Den kombinerte lagrings-, sedimentasjons- og reaksjonsbeholderen er tilordnet en nivåregulerer LIS, som er utstyrt som allerede omtalt for regulering og styring av det gjennomsrømmende mediet for varmegjenvinning.

Der er innstillingen slik at temperaturen i vaskevæsken ligger delvis under og delvis over duggpunktet for avgassen, slik at enten fuktighet fra avgassen kondenserer i vaskevannet eller vannet fra vaskevannet fordamper i avgassen. Nivåregulerer av denne typen er kjent.

I det følgende beskrives et eksempel på en gjennom-føring av framgangsmåten. Avgassen som dannes ved oljebrenneren 1 inneholder SC^, hvor det på kjent måte ved for-brenning av 1 kg olje produseres omtrent 3 1 SC^-gass.

Denne svovelgassen som belaster omgivelsene sterkt skal

og må fjernes. Avgassen som strømmer gjennom kaminstussen 19 og er varmet til omtrent 300°C blir deretter avkjølt av varmeveksleren 7 som befinner seg i denne tilførselen. Denne er fortrinnsvis lagt ut slik at det skjer en av-kjøling av avgassen til eksempelvis 50 til 80°C.

Med denne temperaturen når avgassen inn i avgassledningen 9. Varmeveksleren 9 kan være gjennomstrømmet av vann som varmes ved varmeveksling og dette varme vannet kan benyttes til forskjellige formål som oppvarming av bygninger, av brukt vann, svømmebassenger o.l.

Avgassen som avkjøles i den første varmeveksleren

7 strømmer i avgassledningen 9_ oppover mot vaskevæsken som inneholder kalsiumformat og fordeles gjennom sprute-anordningen 10 og strømmer ovenfra og nedover i avgassledningen 9. Under denne motstrømmen reagerer svoveldi-

oksyd i avgassen med Ca^<+->ionene i vaskevæsken.

Tilsvarende Ca^<+->ionene som bindes av svoveldi-

oksyd dannes fri maursyre når vaskevæsken er på vei gjennom den kombinerte lagrings-, sedimentasjons- og reaksjonsbeholderen 16 (fig. 2) og fri maursyre reagerer med kalsiumkarbonat i forrådsstrømmen 22. Tilsvarende den fri maursyra som dannes i avgassledningen 9 blir Ca^<+->ionene fra kalsiumkarbonat løst slik at en regenerert vaske-

løsning blir tilført avgassledingen 9.

Avgassledningen 9 (fig. 1) som er plassert i

kaminen 8 er hensiktsmessig utstyrt med en vaskemiddel-

samler 25 (fig. 2) fra hvilken vaskevæsken anriket med bundet svoveldioksyd fra avgassen når over utløpsledningen 14 inn i kammeret 20 til den kombinerte lagringsbeholderen

16.Kalsiumsulfat (gips) som dannes'ved absorpsjon av svoveldioksyd under luft - oksygen avsettes særlig under brenner-stillstandperioden, hvor også omløpet av vaske-

væske er avslått, på bunnen av sedimentasjonsbeholderen også i dennes slamrom 21. Slamsjiktet blir hensiktsmessig avdekket ved et dekke 24 overfor resten av beholderrommet for at ved omløp av vaskevæsken ikke noe avsatt slam skal virvle opp. På bunnen av slamrommet 21 kan i tilsvarende tidsrom det avsatte faste stoffet bli fjernet. Ved tilsvarende tilsatsstoffer til vaskevæsken kan også andre skadelige stoffer bli gjernet fra røyk- og avgassen. Ved framgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen og det dertil nødvendige anlegget kan på økonomisk vis en vidtgående fjerning av svoveldioksydinnholdet i avgassen også i små og middels store

fyringsanlegg bli oppnådd, hvorved fremdeles vesentlig varmemengder gjenvinnes og blir gjort anvendbar gjennom varmeveksling i to trinn, nemlig før vaskingen og under vaskingen Til slutt kan også vaskevæsken bli helt eller delvis regenerert.

Claims (10)

1. Framgangsmåte, for- rensing av avgass og gjenvinning av varme, særlig fra et fyringsanlegg, hvor avgassen blir brakt i kontakt med en vaskevæske som går i kretsløp og inneholder tilsatsstoffer som binder de skadelige stoffene som finnes i avgassen, og forbindelsene som dannes blir oksydert og fjernet fra kretsløpet, karakterisert ved at vaskevæsken fra en lagringsbeholder blir ledet inn i et øvre rom av en avgassledning eksempelvis til en kamin i fyringsanlegget og herfra ledet i motstrøm til til den i avgassledningen eksempelvis i kaminen oppover strømm ende avgass, hvor de skadelige stoffene gjennom de i vaskevæsken forekommende tilsatsstoffer blir bundet og de dannete forbindelsene sammen med vaskevæsken blir ført i tilbakeløp til lagringsbeholderen, hvor i løpet av vaskingen avgassen samtidig fjernes varme og tilfører denne tilløpet som i fyringsanlegget varmer opp væsker eller til en annen varmeforbruker.

2. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det i strømmen av vaskevæske som kommer ut av lagringsbeholderen, blir ledet inn luft.

3. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at omløpet av vaskevæsken er koplet med driften av fyringsanlegget og blir avbrutt i løpet av perioden for brennerstillstand, hvor i løpet . av opp-holdstiden for vaskevæsken i hvilken lagringsbeholder de i vaskevæsken svevende faste forbindelser, som inneholder de i avgasser fjernete skadelige stoffer, blir utskilt og periodisk fjernet herfra.

4. Framgangsmåte i samsvar med krav 1 og 3, karakterisert ved at den etter vaskingen i lagringsbeholderen tilbakeflytende forbrukte vaskevæske blir regenerert i lagringsbeholderen.

5. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at avgassen i to trinn fjerner varme, og mellom utløpet fra en varnrekjel og innløpet i avgassledningen i kaminen og deretter ved vaskingen vaskevæsken blir ledet i motstrøm til den oppstigende avgassen, at fortrinnsvis den av vaskevæsken fjernete varmen blir regulert slik at temperaturen i vaskevæsken er delvis under duggpunktet for avgassen og fuktighet fra avgassen kondenserer i vaskevæsken, og delvis over duggpunktet for avgassen og vann fordamper fra vaskevæsken, og at en an-vendt vaskevæske fortrinnsvis består av kalk og vann i forholdet 40g brent kalk i 1 liter vann, og maursyre i forholdet 50g maursyre for 40g kalk.

6. Anordning for gjennomføring av framgansmåten i samsvar med krav 1-5, karakterisert ved at en avgassledning (9) utgående fra et gjennom en brenner (1) oppvarmet karrom i et kar (2) i fyringsanlegget oppover gjennom en kamin (8) blir fjernet fra en vaskevæske som finnes i lagringsbeholder (16) og hvorfra det utgår en ledning (12) hvorigjennom gassen føres til et øvre område av avgassledningen (9) og munner i denne, og i et nedre område av avgassledningen er en utløps-ledning (14) som fører tilbake til lagringsbeholderen (16).

7. Anording i samsvar med krav 6, karakterisert ved at det ved utstrømning av gass fører en forbindelse (19) fra karet (2) til avgassledningen (9), i hvilken forbindelse en varmeveksler (7) er innsatt.

8. Anordning i samsvar med krav 7, karakterisert ved at ledningen (12) for vaskevæsken i kaminen (8) er ført nedenfra og opp ved siden av avgassledningen (9), nær lagringsbeh^ olderen (16) i ledningen (12) er det plassert en pumpe (13) for ompumping av vaskevæsken og i munningen av ledningen (12) i avgassledingen (9) er det plassert en spruteanordning (10) , og 'at det fortrinnsvis bak pumpen (13) i strømningsretningen er plassert en luftinjektor (15) i ledningen (12).

9. Anordning i samsvar med krav 6, karakterisert ved at det i lagringsbeholderen (16) er plassert to varmevekslere (23) , hvor den ene varmeveksleren gjennomstrømmes av tilbakeløp (18) av opp- vanningsvannet og den andre varmeveksleren av innmating av brukt vann (17) til karet (2).

10. Anordning i samsvar med krav 6, karakterisert ved at lagringsbeholderen (16) er utformet som kombinert forråds-, sedimentasjons- og reaksjonsbeholder, og at lagringsbeholderen (16) fortrinnsvis består av et forrådskammer (20) for en vaskevæske, et slamrom (21) for avsatte faste stoffer og et kalsium-karbonatholdig forrådsrom (22) for regenerering av vaskevæsken.