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Dokumentenidentifikation DE10025061C1 02.05.2002
Titel Waschturm für Rauchgasentschwefelungsanlagen
Anmelder E.ON Kraftwerke GmbH, 30457 Hannover, DE
Erfinder Gauert, Jörg, 46514 Schermbeck, DE
Vertreter COHAUSZ & FLORACK, 40472 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 23.05.2000
DE-Aktenzeichen 10025061
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.05.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.05.2002
IPC-Hauptklasse B01D 53/77
IPC-Nebenklasse B01D 47/00   
Zusammenfassung Es wird ein Waschturm für Rauchgasentschwefelungsanlagen beschrieben. Der Waschturm (1) umfaßt unter anderem eine zwischen einem unteren Rauchgaseintritt und einem oberen Rauchgasaustritt gelegene Absorptionszone (5) mit einer darin angeordneten Absorberstruktur (Gridlage (6)). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Gridlage (6) im Bereich der Mittelachse (M) des Waschturms (1) eine größere Dicke aufweist als in ihrem an die Wandung des Waschturms angrenzenden Außenbereich, wobei die Dicke der Gridlage von der Mittelachse des Waschturms zu ihrem Außenbereich hin allmählich oder stufenweise abnimmt. Vorzugsweise weist der Waschturm (1) zwei Gridlagen (6, 7) auf, von denen die untere (6) einen im wesentlichen pyramidenstumpfförmigen und die obere (7) einen im wesentlichen quaderförmigen Aufbau aufweist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Waschturm für Rauchgasentschwefelungsanlagen mit einer zwischen einem unteren Rauchgaseintritt und einem oberen Rauchgasaustritt gelegenen Absorptionszone, einer Mehrzahl von Sprühdüsen für die Zuführung von Waschflüssigkeit in die Absorptionszone, einer in der Absorptionszone angeordneten gitterartigen Absorberstruktur, einer Auffangeinrichtung zum Auffangen von in die Absorptionszone zugeführter Waschflüssigkeit und einem Tropfenabscheider vor dem Rauchgasaustritt.

Ein Waschturm der vorgenannten Art ist beispielsweise aus der DE 43 42 162 C2 bekannt. Solche Waschtürme dienen dazu, das im Rauchgas enthaltene Schwefeldioxid durch Auswaschen mit wäßrigen Lösungen oder Suspensionen basisch reagierender Substanzen, wie z. B. Ammoniakwasser bzw. Calciumcarbonat, zu binden und schließlich zu entfernen. Besondere Bedeutung haben vor allem solche Verfahren erlangt, bei denen das Schwefeldioxid in Form von Calciumsulfat bzw. als Gips gebunden wird, da dieses als unschädliche Substanz auf Deponien gelagert oder auch zur Herstellung von Baugips verwendet werden kann. Hierzu werden die Rauchgase allgemein in einem Absorber im Gegenstrom mit einer Suspension von zum Beispiel feingemahlenem Kalkstein besprüht. Bei der Umsetzung mit Calciumcarbonat (Kalkstein) reagiert das Schwefeldioxid über mehrere Reaktionsstufen zu Calciumsulfit, das durch Einblasen von Luft (Sauerstoff) im unteren Teil des Absorbers oder in einer nachgeschalteten Reaktionsstufe zu Calciumsulfat bzw. Gips oxidiert wird.

Der Absorber besteht üblicherweise aus einer oder mehreren übereinander angeordneten gitterartigen Tauscherflächen, die auch als "Gridlagen" bezeichnet werden. Die bekannten Gridlagen weisen je nach der Querschnittsform des Waschturms einen im wesentlichen quader- oder zylinderförmigen Aufbau auf. Nachteilig ist, daß die Gridlagen im allgemeinen relativ schnell verschmutzen und daher von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden müssen, was mit erheblichen Kosten verbunden ist. In einem von der Anmelderin betriebenen Kraftwerk mußte z. B. durchschnittlich jedes Jahr eine komplette Gridlage wegen Verschmutzung gewechselt werden, was jeweils mit Kosten von ca. 150.000 DM verbunden war.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Waschturm der eingangs genannten Art so zu modifizieren, daß dessen Gridlagen weniger verschmutzen und somit seltener gewechselt werden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gitterartige Absorberstruktur (Gridlage) im Bereich der Mittelachse des Waschturms eine größere Dicke aufweist als in ihrem an die Wandung des Waschturms angrenzenden Außenbereich, wobei die Dicke der Absorberstruktur von der Mittelachse des Waschturms zu ihrem Außenbereich hin allmählich oder stufenweise abnimmt.

Es konnte beobachtet werden, daß die Verschmutzung herkömmlicher Gridlagen in den äußeren Randbereichen beginnt und im Laufe der Zeit nach innen hin zunimmt. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß sich in einem gattungsgemäßen Waschturm eine Rauchgasströmung mit einer ungünstigen Geschwindigkeitsverteilung einstellt, die zu einem ausgesprochen mittig konzentrierten Geschwindigkeitsprofil unterhalb der Gridlagen führt. Durch die Drosselung beim Durchströmen der jeweiligen Gridlage wird dieser Effekt bis zur Rückströmung in den Randbereichen verstärkt.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Gridlage wird eine eindeutige Verbesserung der Geschwindigkeitsverteilung ohne Beeinträchtigung des Abscheidevermögens erzielt. Versuche in einem Waschturm mit zwei Gridlagen, von denen die unterste Gridlage einen pyramidenförmigen bzw. pyramidenstumpfförmigen Aufbau aufwies, ergaben keine signifikante Zunahme der Verschmutzung beider Gridlagen.

Alternative, ebenso vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung bestehen darin, daß die Absorberstruktur einen im wesentlichen kegel-, kegelstumpf-, kugelabschnitt- oder kugelscheibenförmigen Aufbau aufweist, dessen Mittelachse im wesentlichen mit der Mittelachse des Waschturms fluchtet, wobei die Dicke der Absorberstruktur von der Mittelachse des Waschturms zu ihrem Außenbereich hin stufenweise abnimmt. Die Grundfläche der Absorberstruktur weist dabei vorzugsweise nach unten, d. h. in Richtung des Rauchgaseintritts des Waschturms.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Schnittdarstellung einen Waschturm 1 einer Rauchgasentschwefelungsanlage. Der Waschturm 1 weist einen rechteckigen oder zylindrischen Querschnitt auf. Die Rauchgase treten über eine Rohrleitung 2 in den unteren Bereich des Waschturms 1 ein, wo sie zunächst durch Besprühen mit einem Kühlfluid auf etwa 50 bis 80°C abgekühlt werden. Die der Kühlzone zugeordnete Sprüheinrichtung ist mit 3 bezeichnet.

Das abgekühlte Rauchgas gelangt dann über einen Tropfenabscheider 4 in eine Absorptionszone 5, in der zwei gitterartige Absorberstrukturen (Gridlagen) 6, 7 übereinander angeordnet sind. Oberhalb der oberen Gridlage 7 befindet sich eine Sprüheinrichtung 8 mit einer Mehrzahl von Sprühdüsen für die Zuführung von Waschflüssigkeit, z. B. einer Suspension von feingemahlenem Kalkstein, gebranntem Kalk, Kalk-Magnesiumoxid-Gemischen oder anderen basisch reagierenden Substanzen. Die Wasch-Suspension wird in einem ein Rührwerk 9 aufweisenden Vorratsbehälter 10 zubereitet und über eine Pumpe 11 den Sprühdüsen der Sprüheinrichtung 8 zugeführt. Unterhalb der unteren Gridlage 6 ist eine Auffangeinrichtung 12 für die in die Absorptionszone 5 eingesprühte Wasch-Suspension vorgesehen. Die dort aufgefangene Wasch-Suspension fließt über eine Rohrleitung 13 zurück in den Vorratsbehälter 10.

Bei Zuführung einer Calciumcarbonat enthaltenden Wasch-Suspension reagiert das im Rauchgas enthaltene Schwefeldioxid in der Absorptionszone 5 zu Calciumsulfit. Die im unteren Teil des Waschturms 1 gesammelte Calciumsulfatsuspension wird zur Entwässerung einer Zentrifugenstation zugeleitet. Das gereinigte Rauchgas verläßt den Waschturm 1 über einen Tropfenabscheider 14 in eine Rohrleitung 15, die zunächst zu einem Wärmetauscher (nicht gezeigt) führt. In dem Wärmetauscher wird das gereinigte Rauchgas erwärmt, um eine gute Ausbreitung über dem Kamin (nicht gezeigt) zu erreichen.

Im Gegensatz zu Gridlagen herkömmlicher Rauchgasentschwefelungsanlagen, welche je nach Querschnittsform des Waschturms einen im wesentlichen quader- bzw. zylinderförmigen Aufbau aufweisen, ist die unterste Gridlage 6 des in der Zeichnung dargestellten Waschturms 1 pyramidenstumpfförmig ausgebildet, wobei die Dicke (Höhe) der Gridlage 6 von der Mittelachse M des Waschturms 1 aus nach außen hin stufenweise abnimmt. Die Grundfläche 16 der Pyramide weist dabei nach unten. Die obere Gridlage 7 ist dagegen quaderförmig ausgebildet und hat eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke bzw. Höhe. Beide Absorberstrukturen 6, 7 sind im wesentlichen mittig innerhalb des Waschturms 1 angeordnet, so daß ihre Mittelachsen im wesentlichen mit der Mittelachse M des Waschturms 1 fluchten. Durch den pyramidenförmigen bzw. pyramidenstumpfförmigen Aufbau der untersten Gridlage 6 wird das stark gewölbte Geschwindigkeitsprofil des Rauchgasstroms in der Absorbtionszone 5 abgeflacht und dort somit eine Vergleich der Geschwindigkeitsverteilung des Rauchgasstroms erzielt.


Anspruch[de]
  1. 1. Waschturm für Rauchgasentschwefelungsanlagen, mit einer zwischen einem unteren Rauchgaseintritt und einem oberen Rauchgasaustritt gelegenen Absorptionszone (5), einer Mehrzahl von Sprühdüsen für die Zuführung von Waschflüssigkeit in die Absorptionszone, einer in der Absorptionszone angeordneten, gitterartigen Absorberstruktur (6), einer Auffangeinrichtung (12) zum Auffangen von in die Absorptionszone zugeführter Waschflüssigkeit und einem Tropfenabscheider (14) vor dem Rauchgasaustritt, dadurch gekennzeichnet, daß die gitterartige Absorberstruktur (6) im Bereich der Mittelachse (M) des Waschturms (1) eine größere Dicke aufweist als in ihrem an die Wandung des Waschturms (1) angrenzenden Außenbereich, wobei die Dicke der Absorberstruktur (6) von der Mittelachse (M) des Waschturms (1) zu ihrem Außenbereich hin allmählich oder stufenweise abnimmt.
  2. 2. Waschturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gitterartige Absorberstruktur (6) einen im wesentlichen pyramiden-, kegel- oder kugelabschnittförmigen Aufbau aufweist, dessen Mittelachse im wesentlichen mit der Mittelachse (M) des Waschturms (1) fluchtet.
  3. 3. Waschturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gitterartige Absorberstruktur (6) einen im wesentlichen pyramidenstumpf-, kegelstumpf- oder kugelscheibenförmigen Aufbau aufweist, dessen Mittelachse im wesentlichen mit der Mittelachse (M) des Waschturms (1) fluchtet.
  4. 4. Waschturm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche (16) der Absorberstruktur (6) nach unten weist.
  5. 5. Waschturm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der gitterartigen Absorberstruktur (6) mindestens eine weitere gitterartige Absorberstruktur (7) angeordnet ist.
  6. 6. Waschturm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere gitterartige Absorberstruktur (7) einen im wesentlichen quaderförmigen oder zylinderförmigen Aufbau aufweist.






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