SE507516C2 - Sätt och apparat för behandling av rökgas - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 5 51 s klorväte och vanligtvis även ett därpå följande steg för absorption av svaveldioxid. I utloppet från kylaren finns en s k droppavskiljare för avskiljning av kvarvarande vätskedroppar från rökgasen. Denna droppavskiljare kan t ex utgöras av lameller, som rökgasen måste passera emellan, varvid kvarvarande vätskedroppar avsätts på lamellerna. I stället för lameller kan droppavskiljaren vara försedd med t ex ett nät.

Ett stort problem vid sådana, vertikalt anordnade droppavskiljare är att det efter hand byggs upp en kraf- tig beläggning på droppavskiljaren. Denna beläggning här- rör från löst och suspenderat material i de vätskedroppar som avskiljs i droppavskiljaren. När vätskan i de avskil- da dropparna förångas avsätts det lösta och suspenderade materialet som en beläggning på droppavskiljaren. För att motverka beläggningsbildningen finns munstycken anordnade vid droppavskiljaren för att bespruta den med vätska, men dessa munstycken har svårt att väta hela droppavskilja- rens yta och drivs dessutom endast intermittent vilket har till nuerligt vätt, utan uppvisar omväxlande våta och torra följd att droppavskiljarens yta inte är konti- partier. Detta i sin tur medför den nämnda, oönskade upp- byggnaden av beläggning. När beläggningen uppnått en viss tjocklek måste droppavskiljaren avlägsnas och rengöras, vilket medför avbrott i driften. Detta driftsavbrott kan visserligen minimeras genom att byta ut den belagda droppavskiljaren mot en ny, obelagd droppavskiljare, men den arbetskrävande rengöringen av den belagda droppav- skiljaren kvarstår.

Teoretiskt skulle man kunna tänka sig att minska eller eliminera beläggningen på droppavskiljaren genom att använda rent vatten vid vätskeinsprutningen i kylaren och vid besprutningen av droppavskiljaren. I praktiken är emellertid detta inte möjligt eftersom det skulle leda till bildning av en mycket stor volym avloppsvatten med låg koncentration av föroreningar. Ett sådant lågkoncent- rerat avloppsvatten är mycket arbetskrävande och dyrt att 10 15 20 25 30 35 t* 3 :3507 516 rena och det kan inte heller utan vidare utsläppas i ett vattendrag. Därför strävar man i stället vid drift av kylare av den ovan beskrivna typen att använda en så kon- centrerad vattenlösning som möjligt för kylning och be- sprutning av droppavskiljaren för att hålla vätskevolymen och därmed reningsbehovet vid ett minimum. Ju högre kon- centration av lösta och suspenderade ämnen som vatteniös- ningen innehåller, desto större är emellertid risken för uppbyggnad av beläggning på droppavskiljaren, speciellt om denna inte är fullständigt vätt utan uppvisar omväx- lande torra och våta partier.

Ytterligare problem med kylarförsedda skrubbrar av den ovan beskrivna typen är att de är mycket utrymmeskrä- vände och svåra att tillverka. Sålunda har kyltornet vid en konventionell skrubber, som är utformad för ett flöde av 100000 NKF/h en diameter av ca 3,5 m och en höjd gas- av ca 13 m. Skrubberns kylare och absorptionstorn, som vanligtvis är tillverkade av glasfiberarmerad plast, har visserligen ett cylindriskt tvärsnitt, men vid övergången mellan kyltornet och absorptionstornet förekommer ett antal omväxlande raka och krökta ytor som är besvärliga att forma.

Det finns alltså ett behov vid behandling av rökga- ser i en skrubber med s k quencher eller kylare att minska eller eliminera den ovan beskrivna beläggnings- bildningen. Det finns även ett behov av en skrubber, som är enkel att tillverka och som har litet utrymmesbehov.

Man har vid föreliggande uppfinning upptäckt att om man i stället för en konventionell, vertikalt anordnad droppavskiljare utnyttjar den i rökgasen insprutade väts- kan för bildning av en vätskefilm, som sedan passeras av rökgasen, minskas eller elimineras den beläggningsupp- byggnad som förekommer enligt tidigare teknik.

Närmare bestämt åstadkommer uppfinningen ett sätt för behandling av rökgas, vid vilket en vattenhaltig vätska insprutas i form av droppar i rökgasen, varefter rökgas och vätskedroppar separeras, kännetecknat därav, 10 15 20 25 30 35 5051116 4 att rökgasen och dropparna leds mot ett baffelorgan, på vilket droppar avsättes och bildar en vätskefilm, och att rökgasen bringas att passera genom vätskefilmen.

Uppfinningen åstadkommer även en apparat för behand- ling av rökgas genom insprutning av en vattenhaltig vätska i form av droppar och efterföljande separation därav, vilken apparat inbegriper en kylare som har ett inlopp för rökgasen, munstycken för insprutning av en vattenhaltig vätska i form av droppar i rökgasen, och ett utlopp för rökgasen, kännetecknad därav, att ett baffel- organ är anordnat i rökgasens strömningsväg för avsätt- ning av vätskedroppar och bildning av en vätskefilm, och att avlänkningsorgan är anordnade under baffelorganet.

Ytterligare kännetecken och fördelar hos uppfinning- en framgår av nedanstående beskrivning och de efterföl- jande patentkraven.

Det baffelorgan varpå vätskefilmen bildas, kan ha varierande utformning, men utgöres lämpligen av en mot rökgasens strömningsriktning väsentligen tvärställd eller horisontell yta. Företrädesvis är denna yta välvd uppåt och har formen av en cylindermantel, såsom t ex hälften av en cylindermantel, varvid cylindermanteln är väsent- ligen horisontellt anordnad i kylaren med den konvexa sidan uppåt. Alternativt, men f n mindre föredraget, kan baffelorganet utgöras av två plana ytor, som är förbundna med varandra längs en sidokant och som med varandra bil- dar en uppåt spetsig vinkel, motsvarande takvinkeln på ett hus.

Den på baffelorganet bildade vätskefilmen strömmar utmed baffelorganets yta och faller som en vätskefilm från baffelorganets sidokanter. Genom denna fallande vätskefilm passerar rökgasen, varvid kvarvarande vätske- droppar i rökgasen separeras. För att rökgasen skall passera genom den fallande vätskefilmen krävs att den ursprungligen vertikalt nedåt strömmande rökgasen ändrar strömningsriktning minst 90°. För den skull anordnas lämpligen under baffelorganet s k avlänkningsorgan, som lO l5 20 25 30 35 r 5 ffso? 51 s företrädesvis utgöres av väsentligen horisontella lamel- ler vilka lämpligen är snedställda mot horisontalplanet.

Avlänkningsorganen har som en uppgift att avlänka rökga- sens strömningsriktning så att den ändras minst ca 902 företrädesvis ca l20°-l60°, och mest föredraget ca l50°.

En annan uppgift hos avlänkningsorganen är att bidra till att vätskefilmen företrädesvis förblir sammanhängande.

För att uppnå detta bildar avlänkningsorganen, t ex i det fall de utgöres av väsentligen horisontella, snedställda lameller, en vinkel av minst ca O°, företrädesvis ca 30-80°, mest föredraget ca 60°, mot horisontalplanet sett i riktning från kylarens inlopp mot dess utlopp, dvs sett i gasens strömningsriktning. Vidare bör avlänkningsorga- nen vara anordnade i följd under varandra på ett sådant avstånd att vätskefilmen företrädesvis förblir samman- hängande och inte uppdelas i separata vätskeflöden.

Avlänkningsorganen kan vara anordnade rakt under varandra, men även successivt förskjutna i förhållande till vertikalplanet genom baffelorganets omkretskant.

Förskjutningen är därvid sådan att det översta avlänk- ningsorganet är minst förskjutet i förhållande till nämnda vertikalplan, medan det understa avlänkningsor- ganet är mest förskjutet i förhållande till vertikalpla- net. Oavsett hur avlänkningsorganen är belägna i förhål- lande till varandra och till baffelorganets omkretskant, sett i vertikalled, skall de alltid vara så anordnade att den från baffelorganet fallande vätskefilmen träffar av- länkningsorganen i tur och ordning uppifrån och nedåt.

Genom att rökgasen ändrar strömningsriktning vid passage genom vätskefilmen och mellan avlänkningsorganen erhålles en centrifugalverkan, som bidrar till att sepa- rera kvarvarande vätskedroppar i rökgasen. Ju högre rök- gasens strömningshastighet är, desto kraftigare blir denna centrifugalverkan. Rökgasens strömningshastighet kan dock inte vara alltför hög, eftersom det då finns risk att vätskefilmen slits sönder. En lämplig ström- lO 15 20 25 30 35 5 0 7 'F31 e ningshastighet hos rökgasen vid passage av vätskefilmnen är ca l-5 m/s, företrädesvis ca 2-4 m/s.

Den ovan beskrivna baffeln och ävlänkningsorganen är vid uppfinningen så anordnade att de omger kylarens ut- lßpp, av kylaren och anordnat för väsentligen horisontell ut- vilket företrädesvis är beläget i den nedre delen strömning av rökgasen.

Den vätska som avskiljs på baffelorganet och bildar den nedåtströmmande vätskefilmen uppfångas vid kylarens botten och återcirkuleras därifrån med hjälp av en cirku- lationspump till de i kylarens övre del belägna sprutmun- styckena. I kylarens botten finns även ett avlopp for avdrag av vätska, och i tillförselledningen till mun- styckena finns en anslutning för tillförsel av färskvat- ten. Såsom tidigare nämnts, strävar man efter att hålla den cirkulerande vätskan så högkoncentrerad med avseende på lösta och suspenderade ämnen som möjligt, dvs man strävar efter att minimera avdraget av förorenad vätska liksom tillförseln av färskvatten.

Såsom antytts ovan och såsom kommer att framgå av den efterföljande beskrivningen, är apparaten enligt föreliggande uppfinning i sin föredragna utformning av enklare konstruktion än den ovan nämnda skrubbern enligt tidigare teknik. Liksom vid den kända skrubbern har kyla- ren och absorptionstornet i skrubbern enligt uppfinningen cylindriskt tvärsnitt, men till skillnad från den kända skrubbern utgörs övergången mellan kylaren och absorp- tionstornet vid skrubbern enligt uppfinningen endast av ett cylindriskt rör, som är infört i kylaren respektive absorptionstornet. Några övergångar med omväxlande raka och krökta ytor förekommer således inte vid apparaten enligt uppfinningen. Dessutom inskjuter företrädesvis utloppsröret i kylaren, och genom bortskärning av den inskjutande delens undre cirkelsegment bildar det kvarva- rande cylindriska cirkelsegmentet det baffelorgan på vil- ket dropparna avsättes till en sammanhängande vätskefilm. l0 15 20 25 30 35 är 7 507 516 Apparaten enligt uppfinningen är även mindre utrym- meskrävande än en motsvarande apparat enligt känd teknik.

Vid en skrubber enligt uppfinningen, som är avsedd för ett rökgasflöde av ca 100000 Nm?/h har sålunda kylaren en höjd av ca 9 m och består av en övre smalare cylindrisk del med en diameter av ca 3 m och en undre grövre cylind- risk del med en diameter av ca 4,5 m. Trots att kyltor- nets undre del har en större diameter än kyltornet hos den ovan beskrivna, kända skrubbern, så kan centrumav- ståndet mellan kylaren och absorptionstornet minskas med 30% vid skrubbern enligt uppfinningen jämfört med vid den nämnda, kända skrubbern.

Genom att avlänkningsorganen vid föreliggande upp- finning är placerade inuti kylaren erhålles vidare en effektivare avskiljning av vätskedroppar än vid en kylare av känd typ, vid vilken droppavskiljaren är anordnad vertikalt i utloppet från kylaren. Man har genom beräk- ningar kunnat konstatera att en kylare enligt uppfinning- en, vid vilken avlänkningsorganen utgöres av väsentligen horisontella, snedställda lameller anordnade i kylaren nedanför ett halvcylindriskt baffelorgan, har en avskilj- ningsgrad för vätskedroppar med en diameter av 50 um av 99,7%, medan en kylare av känd typ med en lamellförsedd droppavskiljare anordnad vertikalt i utloppsröret har en avskiljningsgrad av 93,5% vid i övrigt motsvarande be- lamell- Inverkan av tingelser avseende rökgashastighet, lamellvinkel, lamellbredd, den fallande vätskefilmen vid uppfinningen är härvid inte avstånd, och antal lamellrader. medtagen. Det är följaktligen tydligt att avskiljnings- graden för vätskedroppar är väsentligt högre vid uppfin- ningen än vid en kylare enligt känd teknik. Även beträffande avskiljningen av föroreningar i rökgasen innebär uppfinningen en förbättring tack vare större absorptionsarea. Vid jämförelse av en kylare hos en konventionell skrubber för ett rökgasflöde av lO0000 Nm;/h och en kylare enligt uppfinningen hos en skrubber för samma rökgasflöde kan konstateras att 10 15 20 30 35 sšfï 516 absorptionsarean hos den konventionella kylaren är ca 35 m2, medan absorptionsarean vid kylaren enligt uppfin- ningen är ca 75 mz, varav ca 30 m2 härrör från den area som utgöres av den fallande vätskefilmen. Absorptions- arean vid uppfinningen är således mer än dubbelt så stor, vilket innebär att mer än dubbelt så mycket föroreningar kan absorberas från rökgasen vid uppfinningen som vid den konventionella kylaren. Vid exempelvis rökgas från sop- förbränning, som innehåller klorväte och svaveldioxid, har detta till följd att absorptionen av klorväte blir så effektiv redan i kylaren att det klorväteabsorptionssteg som normalt följer efter kylaren kan utelämnas. Detta i sin tur innebär att det absorptionstorn hos skrubbern, som följer efter kylaren och som normalt innehåller först ett klorväteabsorptionssteg och därefter ett svaveldi- oxidabsorptionssteg, kan förenklas till att endast inne- hålla ett svaveldioxidabsorptionssteg_ Genom denna för- enkling blir absorptionstornets höjd mindre och dessutom kan dess konstruktion ytterligare förnkías genom att den särskilda recirkulationsbehållaren för tvättvätska som normalt erfordras i svaveldioxidabsorptionssteget, kan utelämnas och i stället uppsamlas denna tvättvätska i botten på absorptionstornet. Dessutom krävs inte någon cirkulationspump för cirkulation av tvättvätska i klor- väteabsorptionssteget. Kortfattat uttryckt kan man säga att det konventionella klorväteabsorptionssteget kan eli- mineras vid uppfinningen.

För att ytterligare belysa uppfinningen skall den nu beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna. På dessa visar Fig l schematiskt en sidovy av en skrubber med en kylare enligt uppfinningen, och Fig 2 visar kylaren i fig l sedd längs linjen II-II.

Den i fig 1 och 2 visade apparaten enligt uppfin- ningen utgöres av en kylare l, som är gjord av ett korro- sionshärdigt material, företrädesvis glasfiberarmerad plast. Kylaren består av en övre, cylindrisk del 2 och en 10 15 20 25 30 35 t' 9 fin? 516 undre cylindrisk del 3, varvid den undre cylindriska delen har större diameter än den övre cylindriska delen.

Den övre och den undre delen förenas av ett koniskt parti 4. Kylaren 1 har ett inlopp 5 för rökgas, som skall be- handlas i kylaren, och ett utlopp 6 för rökgas som är behandlad. 7, 8 för insprutning av finfördelad vattenhaltig vätska i I den övre delen av kylaren finns munstycken rökgasen. Munstyckena tillföres den vattenhaltiga vätskan med hjälp av en cirkulationspump 9, som pumpar vätska från kylarens botten 10 genom en ledning 11 till mun- styckena 7, 8. I botten på kylaren finns ett avlopp 12 med en ventil 13 för avtappning av vätska. Vidare är led- ningen 11 förbunden med en färskvattenledning 14, som är försedd med en ventil 15.

I den nedre delen av kylaren 1 finns ett baffelorgan 16, som i det visade, föredragna fallet utgöres av ut- loppsledningen 6. Den i den nedre delen av kylaren 1 in- stickande delen av utloppsledningen 6 är härvid avskuren så att endast dess övre, uppåt välvda halvcylindriska parti finns kvar och det är denna del som bildar baffel- organet 16. I anslutning till baffelorganets 16 periferi- kanter och därnedanför finns lameller 17, som är väsent- ligen horisontellt anordnade och snedställda mot horison- talplanet. I den visade utföringsformen är lamellerna anordnade vertikalt under varandra och omger tre av baf- felorganets 16 sidokanter. Lamellerna är snedställda med en vinkel av företrädesvis ca 60° mot horisontalplanet, sett i rökgasens strömningsriktning. Under lamellerna 17 finns en plan täckplåt 18. Vidare finns en täckplåt för gavelpartiet 19 mellan baffelorganet 16 och lamellerna 17. Dessa täckplåtar är avsedda att tvinga rökgasen att passera mellan lamellerna 17 för att nå utloppet 6.

Kylaren fungerar pà följande sätt vid behandling av en rökgas.

Rökgasen införes i inloppet 5 vid kylarens övre cylindriska del 2, där den varma rökgasen kyls genom insprutning av en vattenhaltig kylvätska genom munstycken 15 20 25 30 sovfšie 10 7 och 8 som är anordnade i två våningar ovanför varandra.

Vid kylningen förångas en del av de insprutade vätske- dropparna och värmet för förångning av dessa tas från rökgasen, som kyls. Genom insprutningen av vätska mättas rökgasen med väska. Dessutom förekommer ej förångade vätskedroppar i rökgasen.

Under sin strömning nedåt i kylaren 1 inkommer rökgasen i kylarens koniska parti 4, varpå den träffar baffelorganet 16, som i det visade fallet utgöres av den övre halvcylindriska delen hos utloppet 6. När rökgasen träffar baffelorganet 16 avsätts vätskedroppar i rökgasen som en film på baffelorganet och denna film strömmar där- efter nedåt utmed baffelorganet och via dess periferikan- ter ned på de därunder anordnade lamellerna 17. Vätske- filmen som strömmar från baffelorganets periferikanter är sammanhängande och avståndet till den närmast liggande lamellen 17, och till de därunder liggande lamellerna, är företrädesvis sådant att vätskefilmen på sin väg nedåt från lamell till lamell uppträder som en sammanhängande vätskefilm.

Rökgasen avböjes av baffelorganet 16 och strömmar utmed och runt om detta, såsom antyds med pilarna i fig 2, för att därefter strömma genom den fallande vätske- filmen och mellan lamellerna 17, för att slutligen avgå genom utloppet 6. För att rökgasen skall tvingas att passera vätskefilmen och lamellerna 17 är gavelpartiet 19 och utrymmet under lamellerna 17 försedda med täckplåtar.

Eftersom lamellerna är snedställda mot horisontal- planet med företrädesvis ca 60° tvingas rökgasen vid sin passage genom vätskefilmen och mellan lamellerna att ändra riktning med ca l20°. Denna plötsliga riktnings- förändring alstrar en centrifugalkraft som bidrar till att avskilja eventuella kvarvarande vätskedroppar i rökgasen. Elimineringen av kvarvarande vätskedroppar i rökgasen säkerställes vid rökgasens passage genom vätske- filmen mellan lamellerna 17. lO l5 20 25 30 35 f- 11 5 07 51 6 Den fallande vätskefilmen uppsamlas vid kylarens botten 10 och bildar där ett förråd av vätska, som med hjälp av cirkulationspumpen 9 återcirkuleras till mun- styckena 7, 8.

Efterhand som en ökande mängd föroreningar i form av lösta ämnen och partiklar från rökgasen ansamlas i vätskan på kylarens botten 10 kan avdrag av vätska göras genom avloppsledningen 12 via ventilen 13. Den avdragna vätskan kan därefter renas i en reningsanläggning. För att kompensera för vätskeavdrag och vätska som förångats i rökgasen finns en ledning 14 med en ventil 15 för infö- ring av färskvatten.

Genom den ovan beskrivna utformningen av kylaren enligt uppfinningen, vid vilken droppavskiljningsytorna väts med en sammanhängande vätskefilm, motverkas effek- tivt de problem med bildning av beläggning som förekommer hos droppavskiljare vid konventionella kylare.

Genom att vidare absorptionsytan hos kylaren enligt uppfinningen, såsom angivits ovan, är drygt dubbelt så stor som hos en jämförbar konventionell kylare, uppnås en så hög absorption i kylaren av klorväte från en klorväte- innehållande rökgas att det klorväteabsorptionssteg som finns hos en konventionell skrubber efter kylaren, kan elimineras vid uppfinningen. Vid en föredragen apparatut- formning enligt uppfinningen är därför kylarens utlopp 6 anslutet direkt till skrubberns svaveldioxidabsorptions- torn. Såsom nämnts tidigare, medför detta en väsentlig förenkling av skrubberns konstruktion. Förutom att så- lunda det konventionella klorväteabsorptionssteget kan utelämnas från absorptionstornet, så kan även den recir- kulationsbehållare för tvättvätska som normalt finns i svaveldioxidabsorptionssteget, utelämnas, och istället uppsamlas tvättvätskan från svaveldioxidabsorptionssteget på botten av absorptionstornet. Såsom visas i fig l, får absorptionstornet 20 därvid en utformning omfattande ett förråd 21 för tvättvätska vid tornets botten, en ledning 22 med en cirkulationspump 23 för cirkulation av tvätt- så? 516 12 vätska till munstycken 24 för utsprutning av findelad tvättvätska i den uppåt strömmande rökgasen, och en droppavskiljare 25 för avskiljning av vätskedroppar från rökgasen innan den renade rökgasen utmatas genom absorp- tionstornets utlopp 26.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 s- 13 so? 516 PATENTKRAV

1. Sätt för behandling av rökgas, vid vilket en vattenhaltig vätska insprutas i form av droppar i rök- gasen, varefter rökgas och vätskedroppar separeras k ä n n e t e c k n a t därav, att rökgasen och drop- parna leds mot ett baffelorgan (16), på vilket droppar avsättes och bildar en vätskefilm, och att rökgasen bringas att passera genom vätskefilmen.

2. Sätt enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att vätskefilmen sträcker sig mellan avlänknings- (17).

3. Sätt enligt kravet 1 eller 2, organ k ä n n e - t e c k n a t därav, att rökgasens strömningsriktning (17). k ä n n e t e c k n a t ändras medelst avlänkningsorganen

4. Sätt enligt kravet 3, därav, att rökgasens strömningsriktning ändras genom passage mellan väsentligen horisontella, snedställda lameller (17).

5. Sätt enligt kravet 3 eller 4, k ä n n e - t e c k n a t ändras ca 120-160f

6. Apparat för behandling av rökgas genom insprut- därav, att rökgasens strömningsriktning ning av en vattenhaltig vätska i form av droppar och efterföljande separation därav, vilken apparat inbegriper (1), stycken (7, 8) för insprutning av en vattenhaltig vätska och ett utlopp (6) att ett baffel- organ (16) är anordnat i rökgasens strömningsväg för av- en kylare som har ett inlopp (5) för rökgasen, mun- i form av droppar i rökgasen, för rök- gasen, k ä n n e t e c k n a t därav, sättning av vätskedroppar och bildning av en vätskefilm, och att avlänkningsorgan (17) är anordnade under baffel- (16).

7. Apparat enligt kravet 6, organet k ä n n e t e c k - n a d därav, (16) att baffelorganet utgör en del av en cylindermantel. lO 5 o ifs 1 6 14

8. Apparat enligt kravet 6 eller 7, k ä n n e - (17) snedställda lameller. t e c k n a d därav, att avlänkningsorganen utgöres av väsentligen horisontella,

9. Apparat enligt något av kraven 6-8, t e c k n a d därav, (16) (17) (6).

10. Apparat enligt något av kraven 6-9, k ä n n e - att baffelorganet och avlänk- ningsorganen omger kylarens utlopp k ä n n e - t e c k n a d därav, att kylarens utlopp är anslutet till ett svaveldioxidabsorptionstorn.