NO171536B

NO171536B - GAS WASHING

Info

Publication number: NO171536B
Application number: NO893300A
Authority: NO
Inventors: Hardy Sundberg
Original assignee: Berglund Jan
Priority date: 1987-12-21
Filing date: 1989-08-17
Publication date: 1992-12-21
Also published as: NO893300L; NO893300D0; NO171536C

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en gassvasker ifølge innledningen i krav 1. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en gassvasker for utvinning av energi i varme røykgasser og samtidig reduksjon av fuktighetsinnholdet i de ustrømmende, avkjølte røyk-gasser og fraskilling av eventuelle substanser i disse. The present invention relates to a gas scrubber according to the introduction in claim 1. More specifically, the invention relates to a gas scrubber for extracting energy in hot flue gases and simultaneously reducing the moisture content in the non-flowing, cooled flue gases and separating any substances therein.

På grunn av de stadig voksende brenselkostnader, og til tross for mer effektive varmeanlegg og styresystemer, er det blitt stadig viktigere å gjøre tilgjengelig varmegjenvinnings-systemer som gir en bedre utnyttelse av energiinnholdet i brenselet, for derved å redusere de totale kostnader ved f.eks. husoppvarming. Dessuten har den økende miljøforurensning stimulert utvikling av systemer for separering av forurensende stoffer fra røykgassene som slippes ut av varmeanlegg. Varme-gjenvinning og rensing av røykgasser utføres fortrinnsvis samtidig i en såkalt gassvasker. Due to the ever-growing fuel costs, and despite more efficient heating systems and control systems, it has become increasingly important to make available heat recovery systems that provide a better utilization of the energy content of the fuel, thereby reducing the total costs of e.g. . house heating. In addition, the increasing environmental pollution has stimulated the development of systems for separating pollutants from the flue gases emitted by heating systems. Heat recovery and cleaning of flue gases are preferably carried out simultaneously in a so-called gas scrubber.

Men kjente gassvaskere har alvorlige ulemper. F.eks. er fuktighetsinnholdet i de utstrømmende og kraftig avkjølte røyk-gasser ofte for høyt og kan forårsake korrosjon i skorsteinen eller røykrøret. For å løse dette problem må røykgassene derfor gjenoppvarmes, og dette krever en viss mengde energi som oppnås fra en separat energikilde. Dersom på den annen side røykgassene ikke avkjøles kraftig i anlegget vil deres energiinnhold gjenvinnes mindre effektivt, og samtidig kan fuktighetsinnholdet fremdeles være høyt og forårsake korrosjon. Spesielle hjelpe-midler må derfor anvendes for å redusere fuktighetsinnholdet. But known gas scrubbers have serious drawbacks. For example the moisture content in the flowing and heavily cooled flue gases is often too high and can cause corrosion in the chimney or flue. To solve this problem, the flue gases must therefore be reheated, and this requires a certain amount of energy obtained from a separate energy source. If, on the other hand, the flue gases are not cooled strongly in the plant, their energy content will be recovered less efficiently, and at the same time the moisture content may still be high and cause corrosion. Special aids must therefore be used to reduce the moisture content.

Formålet med oppfinnelsen er derfor å unngå ulempene med kjente gassvaskere og frembringe en gassvasker som muliggjør effektiv utvinning av energiinnholdet i røykgassene og holder fuktighetsinnholdet i de utstrømmende røykgasser på et lavt nivå. The purpose of the invention is therefore to avoid the disadvantages of known gas scrubbers and to produce a gas scrubber which enables efficient recovery of the energy content in the flue gases and keeps the moisture content in the flowing flue gases at a low level.

Dette er oppnådd ved oppvarming av de utstrømmende røyk-gasser ved varmeutveksling med de innstrømmende varme røykgasser og ved utvinning av energiinnholdet i de varme røykgasser ved varmeutveksling og vanninnsprøyting i en fordampningssone ved hjelp av et arrangement som sikrer adekvat fordampning av det innsprøytede vann, og i en kondensasjonssone hvor vanndampen kondenseres. For å oppnå dette har gassvaskeren ifølge oppfinnelsen fått de kjennetegnende trekk som er angitt i krav 1. This has been achieved by heating the outgoing flue gases by heat exchange with the inflowing hot flue gases and by extracting the energy content of the hot flue gases by heat exchange and injecting water into an evaporation zone by means of an arrangement that ensures adequate evaporation of the injected water, and in a condensation zone where the water vapor is condensed. In order to achieve this, the gas washer according to the invention has been given the characteristic features stated in claim 1.

Oppfinnelsen vil i det etterfølgende bli beskrevet mer detaljert under henvisning til den medfølgende tegning, som viser et skjematisk tverrsnitt av gassvaskeren ifølge oppfinnelsen. The invention will subsequently be described in more detail with reference to the accompanying drawing, which shows a schematic cross-section of the gas scrubber according to the invention.

I den foretrukne utførelsesform omfatter gassvaskeren ifølge oppfinnelsen et hus 1 med et innløp 2 for varme røykgasser, f.eks. fra et varmeanlegg (ikke vist), et utløp 3 for utstrøm-mende, avkjølte og rensete røykgasser, og utløpet kan forbindes med en skorstein eller liknende, og et utløp 4 for kondensat, vann og fraskilte forurensende stoffer. Et innvendig røykrør 5, som er forbundet med utløpet 3, rager gjennom midten av huset 1. In the preferred embodiment, the gas scrubber according to the invention comprises a housing 1 with an inlet 2 for hot flue gases, e.g. from a heating system (not shown), an outlet 3 for flowing, cooled and cleaned flue gases, and the outlet can be connected to a chimney or similar, and an outlet 4 for condensate, water and separated pollutants. An internal smoke pipe 5, which is connected to the outlet 3, protrudes through the center of the housing 1.

Røykrørets 3 nedre ende, som befinner seg nær kondensat-utløpet 4, er utformet med et utvidet parti 7, som funksjonerer som en dråpeutskiller 8 og er fortrinnsvis i form av et kokslag. I den ende som er forbundet med utløpet 3 har røykrøret også et utvidet parti 6, hvis funksjon vil bli beskrevet senere. Under det utvidete parti 6 er det anordnet en varmeveksler 9, som er vist skjematisk og som er innrettet til ved behov å utvinne en del av varmeinnholdet i røykgassene. The lower end of the flue pipe 3, which is located near the condensate outlet 4, is designed with an extended part 7, which functions as a droplet separator 8 and is preferably in the form of a coking blow. At the end which is connected to the outlet 3, the smoke pipe also has an extended part 6, the function of which will be described later. Underneath the extended part 6, a heat exchanger 9 is arranged, which is shown schematically and which is designed to recover part of the heat content in the flue gases if necessary.

Langs dets innerside er huset 1 utformet med et antall dyser 10 hvorgjennom vann fra et eksternt system innsprøytes ved hjelp av en pumpe 101. Det skal her tilføyes at huset ved hjelp av en skillevegg, som vil bli beskrevet nedenfor, er delt i en fordampningssone 11 og en kondensasjons sone 12. Vannet som innsprøytes gjennom dysene 10 har en forholdsvis lav temperatur og oppvarmes og fordampes i fordampningssonen 11, mens det samtidig senker temperaturen i røykgassene og adsorberer de forurensende stoffer i disse. Det kalde vann som sprøytes inn i kondensasjonssonen 12 bidrar til utvinning av energiinnholdet i røykgassene, og, ved kondensasjon, energiinnholdet i vanndampen som kommer fra fordampningssonen 11 og som medføres av røykgassene. Along its inner side, the housing 1 is designed with a number of nozzles 10 through which water from an external system is injected using a pump 101. It should be added here that the housing is divided into an evaporation zone 11 by means of a partition wall, which will be described below and a condensation zone 12. The water injected through the nozzles 10 has a relatively low temperature and is heated and evaporated in the evaporation zone 11, while at the same time it lowers the temperature in the flue gases and adsorbs the pollutants in them. The cold water that is injected into the condensation zone 12 contributes to the extraction of the energy content of the flue gases, and, in case of condensation, the energy content of the water vapor that comes from the evaporation zone 11 and which is carried by the flue gases.

Røykrørets utvidete parti 6 rommer en turbulator 13, som kan være utstyrt med en skrueformet flens 14 eller liknende for å bedre turbulensen i de utstrømmende røykgasser. Det utvidete parti 6 og turbulatoren 13 i denne danner også en varmeveksler for varmeutveksling mellom de varme røykgasser som er strømmet inn gjennom innløpet 2 og strømmer rundt partiet 6, og de avkjølte røykgasser som strømmer ut gjennom utløpet 3. Flensen 14 fremmer varmeutvekslingen mellom de varme og kalde røykgasser ved å tvinge dem i retning utover. Varmeveksleren bevirker at de avkjølte røykgasser, som strømmer oppover i røret 5 og som har en relativ luftfuktighet på nesten 100% og en temperatur på ca. 15°C, gjenoppvarmes til 25°C, hvorved den relative luftfuktighet i røykgassene reduseres til under 50%. På denne måte unngås den korrosive virkning av de kalde og forholdsvis fuktige, utstrøm-mende røykgasser som opptrer i kjente arrangementer. The extended part 6 of the flue contains a turbulator 13, which can be equipped with a screw-shaped flange 14 or similar to improve the turbulence in the flowing flue gases. The extended part 6 and the turbulator 13 in it also form a heat exchanger for heat exchange between the hot flue gases which have flowed in through the inlet 2 and flow around the part 6, and the cooled flue gases which flow out through the outlet 3. The flange 14 promotes the heat exchange between the hot and cold flue gases by forcing them in an outward direction. The heat exchanger causes the cooled flue gases, which flow upwards in the pipe 5 and which have a relative humidity of almost 100% and a temperature of approx. 15°C, is reheated to 25°C, whereby the relative humidity in the flue gases is reduced to below 50%. In this way, the corrosive effect of the cold and relatively moist, flowing flue gases that occur in known arrangements is avoided.

For å oppnå bedre energiøkonomi og for å bedre fordampningen av vann i røykgassene er det mellom fordampningssonen 11 og kondensasjonssonen 12 anordnet en vannoppsamler 15. Oppsamleren 15 er dannet av skilleveggen 151, som skiller fordampningssonen In order to achieve better energy economy and to improve the evaporation of water in the flue gases, a water collector 15 is arranged between the evaporation zone 11 and the condensation zone 12. The collector 15 is formed by the partition wall 151, which separates the evaporation zone

11 fra kondensasjonssonen 12, og har en sentral gjennomstrøm-ningsåpning for røykgasser og vanndamp. Åpningen er omgitt av en oppadragende krage 152, og over skilleveggen rager en konisk ledevegg 153 forbi kragens kant og leder ufordampede vanndråper på utsiden av kragen, slik at vannet oppsamles på skilleveggen 151. Vannet som har samlet seg på skilleveggen og innsprøytes i fordampningssonen 11 gjennom dysene 10, innsprøytes igjen ved hjelp av en sirkulasjonspumpe 16 og dyser 17 i fordampningssonen 11. Dysene 17 er fordelt i fordampningssonen 11, slik at vann-stråler rettes mot de innstrømmende røykgasser, som derved avkjøles samtidig som vannet fordampes i høy grad. Vannstrålene rettes også mot de varmeabsorberende flater for å holde disse flater rene og for å danne en vannfilm som øker varmeabsorb-sjonen. På grunn av at det resirkulerte vann allerede er blitt oppvarmet, gir det større absorbsjonsareal en høyere vaske- virkning. Det resirkulerende vann i fordampningssonen 11, som er oppsamlet på skilleveggen 151, vil ha en temperatur på over røykgassenes duggpunkt. 11 from the condensation zone 12, and has a central through-flow opening for flue gases and water vapour. The opening is surrounded by an upwardly projecting collar 152, and above the partition a conical guide wall 153 projects past the edge of the collar and guides unvaporized water droplets on the outside of the collar, so that the water collects on the partition 151. The water that has collected on the partition and is injected into the evaporation zone 11 through the nozzles 10 are injected again by means of a circulation pump 16 and nozzles 17 in the evaporation zone 11. The nozzles 17 are distributed in the evaporation zone 11 so that water jets are directed at the inflowing flue gases, which are thereby cooled while the water is evaporated to a high degree. The water jets are also directed at the heat-absorbing surfaces to keep these surfaces clean and to form a water film that increases heat absorption. Because the recycled water has already been heated, the larger absorption area gives a higher washing effect. The recirculating water in the evaporation zone 11, which is collected on the partition 151, will have a temperature above the dew point of the flue gases.

Gassvaskeren ifølge den foreliggende oppfinnelsen funksjonerer på følgende måte: Varme røykgasser fra en ovn, som har en temperatur på f.eks. 250°C, strømmer gjennom innløpet 2 inn i huset 1 og kommer i kontakt med det utvidete parti 6, som funksjonerer som varmeveksler. Ved varmeutveksling med avkjølte røykgasser som strømmer inne i partiet 6, senkes temperaturen i gassene, som nettopp er strømmet inn litt, mens temperaturen til de utstrømmende røykgasser økes samtidig som deres relative luftfuktighet senkes. En del av energien i røykgassene kan deretter også gjenvinnes i varmeveksleren 9. The gas scrubber according to the present invention functions in the following way: Hot flue gases from an oven, which has a temperature of e.g. 250°C, flows through the inlet 2 into the housing 1 and comes into contact with the extended part 6, which functions as a heat exchanger. During heat exchange with cooled flue gases flowing inside the section 6, the temperature of the gases, which have just flowed in, is lowered slightly, while the temperature of the outgoing flue gases is increased at the same time as their relative humidity is lowered. Part of the energy in the flue gases can then also be recovered in the heat exchanger 9.

I fordampningssonen 11 og kondensasjonssonen 12 senkes temperaturen i røykgassen til ca. 15°C ved innsprøytning av vann, samtidig som de forurensende stoffer i røykgassene adsorberes av vannet og fraskilles fra røykgassene. Innsprøytet vann som har fordampet i fordampningssonen vil her bli kondensert igjen til dråpeform. I vann- eller dråpeutskilleren 8 skilles vannet fra røykgassene og tømmes ut gjennom utløpet 4. Energiinnholdet i det oppvarmete, brukte vann gjenvinnes på en egnet måte, f.eks. i evaporatorseksjonen i en varmepumpe (ikke vist). Etter at de forurensende stoffer er blitt fraskilt, resirkuleres det avkjølte vann ved hjelp av pumpen 101 til dysene 10 for fornyet innsprøy-ting. Før de når utløpet 3 passerer de avkjølte røykgasser, som etter å ha passert gjennom en dråpeutskiller er mettet med fuktighet, gjennom varmevekslerpartiet 6, hvor de oppvarmes. De utstrømmende røykgasser har deretter en forholdsvis lav luftfuktighet og kan uten vanskelighet slippes ut gjennom skorsteinen. In the evaporation zone 11 and the condensation zone 12, the temperature in the flue gas is lowered to approx. 15°C by injecting water, while the pollutants in the flue gases are adsorbed by the water and separated from the flue gases. Injected water that has evaporated in the evaporation zone will here be condensed again into droplet form. In the water or droplet separator 8, the water is separated from the flue gases and emptied out through the outlet 4. The energy content of the heated, used water is recovered in a suitable way, e.g. in the evaporator section of a heat pump (not shown). After the pollutants have been separated, the cooled water is recycled by means of the pump 101 to the nozzles 10 for renewed injection. Before they reach the outlet 3, the cooled flue gases, which after passing through a drop separator are saturated with moisture, pass through the heat exchanger section 6, where they are heated. The escaping flue gases then have a relatively low humidity and can be discharged through the chimney without difficulty.

En foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er beskrevet ovenfor under henvisning til den medfølgende tegning. Selvfølge-lig kan visse modifikasjoner gjøres uten å gå utenfor rammen av oppfinnelsen. F.eks. kan den kort nevnte varmeveksler 9 omfatte adskillige varmevekslere som er anordnet på forskjellige punkter rundt røykrøret 5 og også rundt det utvidete parti 6. Dessuten kan turbulatoren 13 og flensen 14 erstattes med andre organer som leder røykgassene mot varmeutvekslingsflaten mellom varme og kalde røykgasser og frembringer en turbulent strømning for å bedre varmeutveksling. Også konstruksjonen av skilleveggen 151 kan variere. A preferred embodiment of the invention is described above with reference to the accompanying drawing. Of course, certain modifications can be made without going outside the scope of the invention. For example the briefly mentioned heat exchanger 9 can comprise several heat exchangers which are arranged at different points around the flue pipe 5 and also around the extended part 6. Moreover, the turbulator 13 and the flange 14 can be replaced with other bodies which direct the flue gases towards the heat exchange surface between hot and cold flue gases and produce a turbulent flow to improve heat exchange. The construction of the partition wall 151 can also vary.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til den utførelsesform som er beskrevet ovenfor og vist på tegningen, men kan modifiseres på forskjellige måter innenfor rammen av det etterfølgende krav. The invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawing, but can be modified in various ways within the scope of the subsequent claim.

Claims

Gas washer, comprising a housing (1) with an inlet (2) for flue gases, nozzles for injecting water into the housing, an outlet (3) for flue gases, an outlet (4) for water and substances separated from the flue gases, the inlet (2) and the flue gas outlet (3) are arranged at the same end of the house, while the condensate outlet is arranged at the opposite end of the house, as well as a flue pipe (5) with varying area, which projects through the house (1) up to the flue gas outlet (3) ) from the end of the housing which has the condensate outlet (4), where an extended part (6) of the flue pipe (5) forms a heat exchanger for the transfer of heat from the inflowing flue gases to the outflowing, cooled flue gases, characterized in that the gas scrubber housing (1) at by means of a partition (151) which is designed with a flue gas flow opening, is divided into an upper evaporation zone (11) and a lower condensation zone (12), that cold water injection nozzles (10) are arranged in both mentioned zones for cooling the flue gases and vaporizing the in-injected va nn in the evaporation zone (11), which is arranged in connection with the flue gas inlet, while the water absorbs any substances carried by the flue gases, and for condensation of water vapor carried by the flue gases, and cooling of the flue gases in the condensation zone (12), which is arranged in connection with the condensate outlet and an intake end of the smoke pipe (5), that the partition wall (151) which separates the evaporation zone (11) from the condensation zone (12) is arranged to collect any water that has not evaporated in the evaporation zone (11) and is equipped with a drain pipe which via a circulation pump (16) is connected to further water injection nozzles (17) in the evaporation zone (11) for re-injection of water that has already been heated in the zone (11), and that the end of the smoke pipe (5), which is arranged in the condensation zone (12) and designed with an extended part (7), comprises a drop separator (8) for separating water in liquid form from the flue gases that flow into the flue (5), and which when they passes another extended flue pipe section (6), which is arranged at the flue gas inlet and which functions as a heat exchanger, heat is again supplied which lowers the relative humidity.