DE1457091B2 - Vorrichtung zur erhoehung des abscheidegrades von elektro statischen staubabscheidern - Google Patents

Description

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Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung für herabzusetzen und dadurch, die Abscheideleistung die elektrostatische Entstaubung von schwefeldioxid- elektrostatischer Abscheider zu erhöhen,
haltigen Rauchgasen und Abgasen aus Metallhütten- Die bisher bekanntgewordenen Verfahren und Vorprozessen durch Anreicherung des Rohgases mit richtungen zur Erhöhung der Abscheideleistung Schwefeltrioxid, wobei das im Abgas vorhandene 5 elektrostatischer Staubabscheider durch Erhöhung der Schwefeltrioxid durch teilweise katalytische Oxydation Leitfähigkeit des abzuscheidenden Staubes mittels des im Rohgas vorhandenen Schwefeldioxids im Gas- Zugabe bestimmter chemischer Verbindungen, vorzugskanal vor dem Staubabscheider gebildet wird. weise in das zu reinigende Abgas, haben den Nachteil, Die Verbesserung des Abscheidegrades elektro- daß ein relativ hoher apparativer Aufwand notwendig statischer Staubabscheider durch Einführung bestimm- io ist, um dieses Ziel zu erreichen,
ter Substanzen, beispielsweise in den Gasstrom, ist Es sind durchweg spezielle Dosiergeräte, Pumpen, Stand der Technik. Vorratsbehälter u. dgl. erforderlich, die relativ hohe Schon frühzeitig hat man versucht, z. B. aus Gicht- Investitionen erfordern. Die gleichmäßige Verteilung gas elektrostatisch abzuscheidenden Staub dadurch der einzuführenden Substanzen ist außerordentlich besser leitfähig zu machen, daß man den Staub 15 schwer. Dosierung und Einführung der entsprechenden künstlich mit Wasser befeuchtete. Andere Methoden Verbindungen erfordern eine ständige Überwachung, beruhen darauf, die Abgase zu waschen, durch Die einzuführenden Verbindungen, wie z. B. Wasser, Befeuchtungstürme zu leiten oder so weit abzukühlen, Metallchloride und Schwefelsäure erhöhen durch ihre daß Wasser infolge Kondensation ausfällt. Aggressivität die Korrosionsgefahr der Zuleitungen Nach der USA.-Patentschrift 1 883 372 ist es be- 20 und des Elektroabscheiders. Dosiergeräte, Pumpen, kannt, heiße, trockene Gase, beispielsweise Abgase Vorratsbehälter, Leitungen und alle Teile, die mit den aus Hochöfen, dadurch besser zu entstauben, daß in einzuführenden Stoffen in Berührung kommen, müssen den Gasstrom Kohlenwasserstoffe oder Substanzen, korrosionsfest ausgeführt sein.

die Kohlenwasserstoffe abspalten, wie Öl, Teer, Pech Die Zugabe von beispielsweise Wasser erwies sich,

u. dgl., eingeführt werden. 25 besonders bei der Entstaubung von Rauchgasen, als

Die USA.-Patentschrift 2 382 565 beschreibt ein zudem wenig wirksam.

Verfahren, die Abscheideleistung von elektrostatischen Es besteht außerdem die Gefahr, daß die Zugabe

Staubabscheidern bei Röstgasen dadurch zu verbes- von Wasser, insbesondere bei der Entstaubung

sern, daß beispielsweise dem Röstgut kleine Mengen metalloxidhaltiger Stäube, zu Anbackungen und Ver-

Metallchloride, wie Natriumchlorid, Magnesium- 30 krustungen führt, die nicht nur sehr schwer zu ent-

chlorid und Eisenchlorid zugesetzt werden. Beim fernen sind, sondern durch ihr Isolationsvermögen den

Rösten von vorzugsweise zinksulfidhaltigen Erzen Wärmeübergang ungünstig beeinflussen, wodurch als

verdampfen oder dissoziieren diese Chloride und be- weitere Folge durch Abkühlung von beispielsweise

wirken eine Verbesserung des Wirkungsgrades von Rohrwandungen eine erhebliche Korrosionsgefahr

elektrostatischen Staubabscheidern. Aus Veröffent- 35 eintritt.

lichungen ist es ferner bekannt, daß Katalysatorstaub Auch die Einführung von Teer, Bitumen und ähnvon Krackanlagen in der Ölindustrie durch Einblasen liehen Stoffen in die Abgase trägt infolge des apolaren von alkalischen Aminverbindungen in den Gasweg Charakters der zum allergrößten Teil aus Kohlendurch Elektrofilter besser abgeschieden werden Wasserstoffen bestehenden Substanzen kaum zur kann. 40 elektrischen Leitfähigkeit des abzuscheidenden Staubes Aus der deutschen Patentschrift 940 110 ist es be- und damit zur Erhöhung der Abscheideleistung von kannt, durch geringe Zusätze von elektrisch relativ gut Elektroabscheidern bei. Zudem besteht die Gefahr der leitenden Gasen, wie beispielsweise Helium, Wasser- erhöhten Verschmutzung durch diese Stoffe, weil, wie stoff und/oder durch Zusätze von Mineralöldämpfen Erfahrungen zeigten, Teer und ähnliche Substanzen zum Gas, die Leistung elektrostatischer Staub- 45 auf beispielsweise Niederschlagsflächen von elektroabscheider bezüglich der Abscheidung hoher iso- statischen Staubabscheidern feste, harte, lackartige, lierend wirkender Stäube bei hoher Gastemperatur zu durchweg nur mit organischen Lösungsmitteln zu verbessern. entfernende Überzüge bilden, die den Stromdurchgang Die Erhöhung des Entstaubungsgrades von Metall- erschweren und die Abscheideleistung des Elektrohüttengasen, z. B. Gasen, die Blei oder Kupfer ent- 50 abscheiders vermindern.

halten, durch Elektroabscheider, indem in das zu Die Einführung von beispielsweise Natriumchlorid, entstaubende Gas Schwefelsäure eingesprüht wird, ist Magnesiumchlorid und anderen Chloriden hat neben ebenfalls bekannt. dem Nachteil der erhöhten Korrosionsgefahr·, z. B. Ebenfalls ist es bekannt, die Abscheidung von Flug- erhöhter Gefahr des Lochfraßes der mit diesen Verasche aus Rauchgasen mittels elektrostatischer Staub- 55 bindungen in Berührung kommenden Metallteile, abscheider dadurch zu verbessern, daß in das Rauch- insbesondere den Nachteil der schlechten Abscheidgas vor dem Abscheider Schwefeltrioxid eingeblasen barkeit im nachfolgenden elektrostatischen Staubwird, abscheider. Es ist bekannt, daß beispielsweise Metall-Aus der britischen Patentschrift 932 895 ist bekannt, chloride, wie Zinkchlorid, nur sehr schwer auf vorzugsweise Öl mit hohem Schwefelgehalt mit einem 60 trockenem Weg abzuscheiden sind.
Sauerstoffüberschuß so zu verbrennen, daß eine Menge Bei der Zugabe von Aminen in den Gasstrom besteht von 0,025 bis 0,05 Volumprozent Schwefeltrioxid ent- die Gefahr, daß sich, insbesondere bei Gegenwart von steht und dieses Verbrennungsgas, gegebenenfalls Chloriden, Aerosole bilden, die nicht nur sehr schwer unter Zusatz von Wasser, dem zu reinigenden Abgas abscheidbar sind, sondern auch eine weithin sichtbare vor Eintritt in den elektrostatischen Abscheider 65 Rauchfahne bilden und erheblich zur Luftverzuzufügen. schmutzung beitragen.

Alle diese Methoden haben den Zweck, den elek- Die Einführung von Schwefelsäure in das Abgas

irischen Widerstand des abzuscheidenden Staubes hat sich nach dem Stand der Technik am besten

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bewährt, jedoch besitzt diese Methode die Schwierig- Staubbestandteile teilweise katalytische Fähigkeiten

keit, daß bei ungenügender Dosierung kein Effekt, haben und eine gewisse Menge des vorhandenen

bei zu hoher Dosierung aber durch Korrosions- Schwefeldioxids in Schwefeltrioxid umwandeln kön-

erscheinungen mehr Schaden als Nutzen verursacht nen, doch ist aus Messungen bekannt, daß der da-

wird. Die Schwefelsäure muß, um wirksam werden zu 5 durch entstandene Anteil von Schwefeltrioxid nur

können, in sehr feiner Form eingesprüht werden, was gering ist und in der Größanordnung von etwa 2 bis

sehr schwer ist. Das Einführen verdünnter Schwefel- 6% der in den Abgasen vorhandenen Schwefoldioxid-

säure erfordert wiederum korrosionsbeständige Aus- menge liegt. Besonders bei mit Kohle gefeuerten

führung aller mit dieser besonders aggressiven Säure Kesseln ist der Betrag meist wesentlich geringer,

in Berührung kommenden Metallteile. io Diese SO₃-Menge ist zu gering, um einen Einfluß auf

Auch das Einblasen des Anhydrids der Schwefel- den Staubwiderstand auszuüben,
säure, nämlich Schwefeltrioxid, ist umständlich und Im Gegensatz dazu bewirkt die erfindungsgemäße teuer. Zwar dürfte die Korrosionsgefahr bei nicht zu Vorrichtung eine gezielte Heraufsetzung des Schwefelgroßem Anteil an Wasser in dem zu reinigenden Gas trioxidgehaltes der zu reinigenden Abgass.
nicht so groß sein als bei Einführung von Schwefel- 15 Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung säure, aber es sind zur Einführung des Schwefeltri- liegen darin, daß keine fremden Substanzen, wie oxides spezielle Apparate und Dosierungsvorrichtun- Chloride, eingeführt zu werden brauchen. Die Korrogen, eventuell indifferente Trägergase erforderlich, sionsgefahr wird dadurch verringert,
was das Verfahren sehr verteuert. Durch einen im Rohgas stattfindenden katalytischen

Alle Verfahren und Vorrichtungen haben den 20 Prozeß wird das im Abgas enthaltene Schwefeldioxid

Nachteil, daß sie erheblichen Aufwand an Chemika- zum Teil in Schwefeltrioxid übergeführt. Besondere

lien erfordern, wodurch beträchtliche Kosten ver- Apparaturen zur Dosierung, zum Einsprühen und zur

ursacht werden, wobei die Wirkung nicht immer gleichmäßigen Verteilung der zur Anwendung kom-

gesichert ist. menden Verbindungen sind nicht notwendig. Eine

Aus der VDI-Zeitschrift, Bd. 100 (1958), Nr. 12, ist 25 Abkühlung des zu reinigenden Gases ist unnötig und

es bekannt, daß der verbrennliche Schwefel in der die Korrosionsgefahr durch Einwirkung konden-

Kohle vorwiegend zu SO₂ verbrennt und nur zu einem sierender Bestandteile vermindert. Die den Katalysator

geringen Teil zu SO₃ oxydiert. Tritt diese Oxydation, tragenden Träger, wie z. B. Metallgeflechte, können

die von verschiedenen Umständen abhängt (z. B. Kata- a ti jeder beliebigen Stelle der Anlage vor dem elektro-

lysatoren, Verweilzeit des Gases in einem für die Oxy- 30 statischen Staubabscheider eingehängt werden. Die

dation günstigen Temperaturbereich), nicht ein, so Träger erfordern fast keine Wartung. Das Verfahren

muß mit einem hohen Staubwiderstand gerechnet ist sehr billig. Weil die Kontaktfläche in Abhängigkeit

werden. vom Entstaubungsgrad des Elektroabscheiders ver-

Weiterhin ist es aus Air Repair, November 1953, kleinert oder vergrößert werden kann, kann sie S. 83, bekannt, daß die mögliche Gegenwart von 35 jeweils dem natürlich vorhandenen Schwefeltrioxid-Katalysatoren, wie Eisenoxyden, die Oxydation von gehalt des Abgases angepaßt werden.
SO₂ zu SO₃ fördert. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gelang es

Inwieweit die Flugasche dabei ausreichend kondi- beispielsweise, durch Heraufsetzung der in einem tioniert wird, ist völlig von den Zufälligkeiten des Rauchgas enthaltenen Schwefeltrioxidmenge von 5°/₀ Verbrennungsprozesses sowie der Temperaturverhält- 40 der vorhandenen Schwefeldioxidmenge durch katalynisse und Verweilzeit des Gases innerhalb des Ofens tische Oxydation eines Teils des im Rauchgas entabhängig, so daß niemals sicher vorausgesagt werden haltenen Schwefeldioxids auf etwa 10°/₀ der urkann, ob die Flugasche den für eine gute Staub- sprünglich vorhandenen Schwefeltrioxidmenge, die abscheidung in einem elektrostatischen Staubabschei- Wanderungsgeschwindigkeit von 9,0 cm/s auf über der günstigen Staubwiderstand aufweist. 45 den doppelten Wert zu erhöhen. Der spezifische

Die Erfindung schlägt eine Vorrichtung vor für die Widerstand des abzuscheidenden Staubes wurde von elektrostatische Entstaubung von schwefeldioxidhal- beispielsweise 10¹³ Ohm cm auf unter 10¹⁰ Ohm cm tigen Rauchgasen und Abgasen aus Metallhütten- herabgesetzt. Durch die Erhöhung der Wanderungsprozessen durch Anreicherung des Rohgases mit geschwindigkeit kann bekanntlich bei gleicher AbSchwefeltrioxid, wobei das im Abgas vorhandene 5° scheideleistung und konstanter Gasmenge die wirk-Schwefeltrioxid durch teilweise katalytische Oxydation same Niederschlagsfläche des Elektroabscheiders verdes im Rohgas vorhandenen Schwefeldioxids im Gas- mindert werden, wodurch ein wesentlicher wirtschaftkanal vor dem Staubabscheider gebildet wird, wobei licher Vorteil erreicht wird, weil der elektrostatische der Katalysator auf im Rohgas angebrachten Trägern Staubabscheider in seiner Dimension verkleinert aufgetragen ist, deren Kontaktflächen in Abhängigkeit 55 werden kann.

einer den Entstaubungsgrad bestimmenden Größe, Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht einen

wie beispielsweise die Staubkonzentration im Reingas, ruhigen und konstanten Betrieb des Elektroabscheiders

steuerbar sind. bei gleichbleibenden optimalen elektrischen Werten

Eine Weitergestaltung der Erfindung besteht darin, und hoher Abscheideleistung.

daß die Katalysatorkontaktfläche in Abhängigkeit 60 Die erfindungsgemäße Vorrichtung sei an folgendem

vom Entstaubungsgrad vergrößert oder verkleinert Ausführungsbeispiel näher erläutert,

werden kann und daß die Katalysatorträger über In einem Babcock-Kessel wurde eine Normalkohle

mechanische Antriebe im Rohgas bewegt oder teil- mit einem Gehalt von 1,3% Schwefel und einem

weise daraus entfernt werden können. unteren Heizwert von 6800 kcal/kg Kohle verbrannt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß als 65 Der Luftüberschuß, bezogen auf den Zustand vor

Katalysator Eisenoxid oder Vanadiumpentoxid ver- dem Abscheider, betrug etwa 1,2. Die erhaltene

wendet wird. Rauchgasmenge betrug 9,2 m³/kg Kohle. Gemessen

Es ist zwar bekannt, daß die in Abgasen enthaltenen wurden 2,68 g SO₂/Nm³ und 0,18 g SO₃/Nm³. Ausge-

drückt in Volumanteilen ergibt sich für die gemessenen Werte

0,937 1 = 937 cm³ SO₂/Nm³ = 937 ppm SO₂ und 0,05041 = 50,4 cm³ = 50,4 ppm SO₃.

Der Anteil an SO₃, bezogen auf die ursprünglich vorhandene Menge SO₂, beträgt unter der Annahme, daß der verbrennbare Schwefel völlig zu SO₂ verbrannt wurde, 5,1 °/o·

An einer Stelle 1 im Rohgas, beispielsweise im j ο Kessel oder im Rohgaskanal 2 vor dem elektrostatischen Staubabscheider 3, wo das Rohgas eine für die Katalyse optimale Temperatur hat, wird ein aus gewöhnlichem Flußstahl bestehendes, mit Katalysator beschichtetes Metallgeflecht bzw. beschichtete Ketten 4, die über eine oder mehrere mechanische Vorrichtungen in das Rohgas bewegt oder daraus entfernt werden können, eingefügt. Die Vorrichtung unterscheidet sich von der gemäß der deutschen Patentschrift 364 970 zur trockenen und feuchten Reinigung von Gasen benutzten Vorrichtung durch ihre andersartige und einfache Konstruktion. Im Gegensatz zu der in der deutschen Patentschrift 364 970 beschriebenen Anordnung brauchen die Abstände der einzelnen, beispielsweise ein Geflecht bildenden Metalldrähte, Metallstäbe oder Bänder nicht so eng angeordnet zu sein oder durch einen Mechanismus so eng eingestellt werden, um beispielsweise große Mengen Flüssigkeit längere Zeit geschützt gegen den Gasstrom aufzunehmen. Ein zu enges Geflecht würde eine Gefahr des Absetzens von Flugstaub bewirken, wodurch unter Umständen die wirksame Kontaktfläche zur Oxydation des im Abgas vorhandenen Schwefeldioxids zu Schwefeltrioxids vermindert werden würde.

Die vor Eintritt des Rauchgases in den Elektroabscheider gemessenen Werte betrugen 2,41 g SO₂/ Km³ = 842 ppm SO₂ und 0,29 SO₃/Nm³ = 81,2 ppm SO₃.

Durch die Erhöhung des SO₃-Wertes infolge der gemäß der Erfindung bewirkten katalytischen Oxyda-

tion eines Teils des im Abgas vorhandenen Schwefeldioxids zu Schwefeltrioxid, nämlich rund 30 ppm, wird dis Wanderungsgeschwindigkeit, bezogen auf einen konstanten Abscheidegrad von 95 °/₀, verdoppelt. Das bedeutet, daß der Abscheider zur elektrostatischen Entstaubung von beispeilsweise Rauchgasen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise nur halb so groß gebaut zu werden braucht wie bisher, weil bei konstanter Abscheideleistung die wirksame Niederschlagsfläche, gemäß der Formel Wanderungsgeschwindigkeit (w) · Niederschlagsfläche (N) = konstanter Abscheidegrad, um die Hälfte herabgesetzt weiden kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für die elektrostatische Entstaubung von schwefeldioxidhaltigen Rauchgasen und Abgasen aus Metallhüttenprozessen durch Anreicherung des Rohgases mit Schwefeltrioxid, wobei das im Abgas vorhandene Schwefeltrioxid durch teilweise katalytische Oxydation des im Rohgas vorhandenen Schwefeldioxids im Gaskanal vor dem Staubabscheider gebildet wird, d adurch gekennzeichnet, daß der Katalysator auf im Rohgas angebrachten Trägern aufgetragen ist, deren Kontaktflächen in Abhängigkeit einer den Entstaubungsgrad bestimmenden Größe, wie beispielsweise die Staubkonzentration im Reingas, steuerbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorträger über mechanische Antriebe in das Rohgas bewegt oder teilweise daraus entfernt werden.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Eisenoxid oder Vanadiumpentoxid verwendet wird.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorkontaktflächen in Abhängigkeit des Entstaubungsgrades vergrößert oder verkleinert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen