DE202011004282U1 - Serviceoptimierter Tropfenabscheider für Rauchgasentschwefelungsanlagen mit rohrförmigen Prallkörpern - Google Patents

Abstract

Kombination aus Rollenabscheider als Vorabscheider und Lamellenabscheider als Grobabscheider für das Abscheiden von Tropfen einer Rauchgasströmung in einer Rauchgasentschwefelung oder eines Wäschers, angeordnet auf einer gemeinsamen Tragkonstruktion bestehend aus kastenförmigen Tragbalken, wobei die beiden Abscheiderlagen Tropfen aus einer vertikal nach oben gerichteten Rauchgasströmung herausfiltern, wobei der Lamellenabscheider auch ein anströmseitig und möglicherweise auch eine abströmseitige Waschbedüsung ausgestattet ist, wobei der Lamellenabscheider dachförmig oder flach ausgestaltet sein kann, wobei der Rollenabscheider mindestens zwei zueinander versetzte Rollenlagen hat, die in vertikale Richtung gesehen überlappend zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Rollenmodul pro Abscheidergasse klappbar aufgehängt ist.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen als Grobabscheider einzusetzenden Tropfenabscheider aus rohrförmigen Prallkörpern, der zur Abscheidung von Tropfen aus Rauchgasströmen in einer Rauchgasentschwefelung (REA) eingesetzt wird.
• Diese Art Tropfenabscheider wurde seit 1999 entwickelt und wird seit 2004 in einer großen Zahl von Kraftwerken als Tropfenabscheider in der REA eingesetzt. Dieser Tropfenabscheider wird insbesondere in der Nachrüstung bestehender Anlagen eingesetzt, wenn die Tropfenabscheider dieser Anlagen stark unter Verschmutzung zu leiden hatten. Die Erfahrung ist, dass durch diese rohrförmigen Abscheider die Verschmutzung drastisch gesenkt und die Abscheideleistung deutlich verbessert werden konnte.
• Hintergrund
• Rauchgase aus fossil befeuerten thermischen Kraftwerken werden vorwiegend nach dem Nasswaschverfahren entschwefelt. Das schwefelhaltige Rauchgas wird mit Kalksteinmilch (Suspensionslösung) besprüht und das im Rauchgas befindliche SO2 in den Sprühtropfen dieser Suspensionslösung gebunden und dann in Calziumsulfitdihydrat (Gips) umgewandelt. Die kleineren dieser Sprühtropfen werden durch den Gasstrom mitgeführt.
• Es ist die Aufgabe des Tropfenabscheidersystems, diese im Rauchgasstrommitgeführten Tropfen abzufangen und in den Wäscherkreislauf zurückzuführen. Andernfalls kommt es in den nachgeschalteten Komponenten (Wärmetauscher, Rauchgaskanäle, Nassgebläse, Schornstein usw.) zu Anbackungen und infolge zu Korrosion und Druckverlusterhöhung. Die Folge sind Leistungsminderung des Kraftwerks (Druckverlusterhöhung verursacht erhöhten Stromeigenverbrauch und ggf. auch eine Reduzierung der Erzeugung) und Wartungskosten (Sanierung von Korrosionsstellen und Reinigungskosten zur Entfernung der Anbackungen).
• Das Tropfenabscheidersystem trennt die Tropfen vom Gasstrom, indem es den Rauchgasstrom umlenkt. Dabei werden die Tropfen Zentrifugalkräften ausgesetzt und können dem Rauchgas in seinem Weg nicht folgen, sondern prallen auf die Strömungswiderstände, die die Umlenkung des Rauchgasstroms verursachen. Die Tropfen werden dadurch auf diesen „Prallkörpern” abgeschieden und damit aus dem Rauchgasstrom entfernt. Sie werden dann durch die Schwerkraft wieder nach unten in den Waschkreislauf zurückgeführt.
• Moderne Tropfenabscheider werden dabei im Wäscherkopf oben – vor dem Austritt in die Rauchgaskanäle – installiert. Sie werden daher von einem vertikal nach oben strömenden Rauchgas beaufschlagt.
• Die Feststoffe in den Suspensionstropfen – Flugasche, Kalkstein und Gips – lagern sich dabei auch auf diesen Prallkörpern ab und bilden Anbackungen. Deshalb werden die Tropfenabscheider mit Waschsystemen ausgerüstet, mit denen während des Betriebs die Anbackungen wieder entfernt werden können. Diese Waschsysteme werden regelmäßig eingeschaltet. Es kann sowohl anströmseitig als auch abströmseitig gewaschen werden – es kann also ein Tropfenabscheider zwei Waschsysteme haben.
• Die Tropfenabscheidersysteme sind üblicherweise zweistufig bis dreistufig ausgelegt und jede Stufe ist mit ein bis zwei Waschsystemen ausgerüstet. Die Betriebserfahrung zeigt, dass ein einstufiges Abscheidersystem grundsätzlich nicht ausreichend ist, um die Tropfen sicher aus dem Rauchgas zu entfernen. Auch zweistufige Tropfenabscheider (Grobabscheider und Feinabscheider) entlassen noch eine erhebliche Menge an Tropfen mit Feststoffen mit dem Rauchgas. Viele moderne Tropfenabscheidersysteme sind deshalb dreistufig ausgelegt (Grobabscheider, Feinabscheider und Feinstabscheider).
• Die Tropfenabscheider sind dabei traditionell als plattenartige und gebogene Umlenkkörper konfiguriert. Diese plattenartigen, gebogenen und starr aufgehängten Umlenkkörper werden so konfiguriert, dass Kanäle gebildet werden, durch die das Rauchgas fließt. Das Ziel dieser Konfiguration ist, einerseits eine starke Umlenkung des Rauchgases zu verursachen und andererseits die „Versperrung” des Rauchgaswegs durch Strömungswiderstände zu minimieren. Die Prallkörper oder Umlenkbleche werden allgemein Lamellen genannt – und die Abscheider entsprechend Lamellenabscheider. Die gängigen Lamellenabscheider der verschiedenen Hersteller unterscheiden sich nur aufgrund ihrer Geometrie, der Lamellenabstände und der Umlenkung.
• Die Betriebserfahrung zeigt weiter, dass in vielen Anlagen die Waschsysteme nicht in der Lage sind, den Tropfenabscheider im Betrieb völlig von Anbackungen frei zu halten. Es setzt sich mit zunehmender Betriebsdauer immer mehr Feststoff in den Kanälen zwischen den Lamellen ab und die Durchtrittsbreite wird verengt. Es kommt partiell zu Verstopfungen der Kanäle. Die Folge sind eine Erhöhung des Druckverlusts (Minderung der Kraftwerksleistung) und zu einer Erhöhung der Rauchgasgeschwindigkeit in den noch nicht verstopften Lamellenkanälen. Letzteres führt zu einer verstärkten Ablagerungsneigung und einem beschleunigten Fortschreiten der Ablagerungen bzw. Verstopfungen sowie irgendwann zu einem Versagen des Tropfenabscheiders. Ab einer bestimmten Rauchgasgeschwindigkeit, werden die zunächst abgeschiedenen Tropfen nicht zurück in den Wäscher geführt sondern wieder in den Rauchgasstrom zurückgeführt (Mitriss).
• Diese Anbackungen treten insbesondere im sogenannten Grobabscheider zuerst auf. Die Ursache ist, dass dieser Grobabscheider die Masse der mit Feststoffen belasteten Tropfen abscheidet (> 90%) und entsprechenden Belastungen ausgesetzt ist.
• Infolge der Anbackungen versagt der Grobabscheider im Verlauf der Reisezeit und der Feinabscheider übernimmt zunehmend die Funktion des Grobabscheiders, bis auch er durch zu viele Anbackungen versagt, bzw. der Druckverlust intolerabel hoch wird.
• Der Schwerpunkt des Interesses ist daher immer weniger die Abscheideleistung der Tropfenabscheider sondern zunehmend die Vermeidung von Verschmutzungen und Anbackungen im Tropfenabscheidersystem. Das Ziel ist das Erreichen einer langen Reisezeit bei möglichst geringer Leistungsminderung.^
• Die Rollenabscheider wurden nun in einer Reihe von Kraftwerken als Ergänzung oder als Ersatz der bestehenden Lamellenabscheider eingesetzt. Die Erfahrung war, dass dadurch die Verschmutzungsneigung drastisch abnahm und eine insgesamt bessere Abscheideleistung erreicht wurde. Daher werden diese Rollenabscheider inzwischen immer häufiger eingesetzt.
• Problemstellung
• Bei vertikaler Gasströmung werden diese Rollenabscheider üblicherweise als Vorabscheider unter Lamellenabscheidern eingesetzt. Dabei werden jeweils eine Rollenabscheiderlage und eine Lamellenabscheiderlage gemeinsam auf einer Unterstützungskonstruktion eingebaut.
• Die unten eingebaute Rollenabscheiderlage wird von den Tragbalken der Unterstützungskonstruktion abgehängt und liegt zwischen bzw. unter den Tragbalken. Der Lamellenabscheider wird auf und über den Tragbalken angeordnet. Üblicherweise ist dies ein dachförmiger Abscheider – es kann aber auch ein konventioneller Flachabscheider sein.
• Es ist nun aus vielerlei Gründen wichtig für das Betriebsperson zwischen die beiden Abscheiderlagen zu kommen. Es müssen die Lamellen von unten und die Rollen von oben inspiziert werden, die Düsen der Wascheinrichtung unter dem lamellenabscheider geprüft und ggf. ausgetauscht werden, Schäden inspiziert und repariert werden und zuletzt muss auch hin und wieder der Lamellenabscheider von unten gewaschen werden.
• Das Betriebsperson forderte daher immer wieder eine Konstruktion, die es erlaubt, zwischen die beiden Abscheiderlagen zu kommen und dort zu inspizieren oder Wartungsarbeiten auszuführen.
• In vielen Fällen ist es möglich, die oben liegende/stehende Lamellenabscheiderlage ganz oder teilweise abzubauen und dann die Inspektion oder die Wartungsarbeiten durchzuführen. Allerdings gibt es eine Reihe von Situationen, wo dieses sehr erschwert wird.
• Wenn zum Beispiel auf dem Lamellenabscheider eine anströmseitige Waschbedüsung installiert ist, dann behindert dies den Abbau der Lamellenabscheider. Zudem ist immer die Frage, wohin mit den ausgebauten Modulen. Es ist wenig Platz auf den Balken und schon zwei ausgebaute Module können den ganzen Bereich unerreichbar blockieren. Für einen Ausbau und ein heraustragen aus dem Wäscher ist meist nicht die Zeit und natürlich auch das Geld nicht vorhanden. Daher ist diese Lösung bei den Kraftwerken eher unerwünscht.
• Weiter wird diese Lösung spätestens dann zum Problem, wenn der Lamellenabscheider anströmseitig stark verschmutzt ist. Das Gewicht des Moduls wird dadurch massiv erhöht, das Modul wird kaum noch handhabbar und es sind Schäden durch den Ausbau zu erwarten.
• Es wurden auch immer wieder Schaufenster an den Gassenenden. Allerdings erlaubt dies keine Begehung sondern nur die Begutachtung der ersten 1000 bis 2000 mm der Abscheidergasse.
• Die einzige vernünftige Lösung scheint es zu sein, einzelne Rollenmodule von unten auszubauen und dadurch Zugang zum Zwischenraum zwischen den beiden Abscheiderlagen zu gewinnen und dann dort im Kriechgang Inspektions- und Wartungsarbeiten durchzuführen.
• Dazu wurden eine Reihe von Konzepten entwickelt, wie die Module einfach demontierbar konstruiert und eingebaut werden konnten. Allerdings erforderten diese Konzepte diverse Klein- und Befestigungsteile (die häufig verloren gehen) und zweitens war insbesondere bei Verschmutzung die Demontage und Montage schwierig und unangenehm. Teilweise fielen dann auch die schweren verschmutzten Teile aus der Halterung und auf den Boden und erlitten dann Schaden. Zuletzt stellte sich auch wieder das Problem – wohin mit den ausgebauten Modulen.
• Erfindung
• Die vorliegende Erfindung schlägt eine Bauform des Rollenabscheiders vor, der sowohl die Demontage und Montage erleichtert, als auch das Platzproblem löst und zuletzt auch die Anzahl der Kleinteile minimiert.
• In dieser erfindungsgemäßen Konstruktion ist der Rollenabscheider so angeordnet und aufgehängt, dass die Aufhängung auf der einen Seite gelöst werden kann, während die andere Seite des Moduls fest aber beweglich aufgebaut ist und deshalb das Modul nach unten weg geklappt werden kann.
• Diese scharnierartige Konstruktion wird erreicht indem ein Rohr des Moduls fest mit den beiden Abhängungen – eine auf jeder Seite – verbunden wird aber als Rohr in der Halterung der beiden Abhängungen beweglich – also drehbar – bleibt.
• Das Rohr wird dadurch zur Achse, um die das Modul 90° schwenken kann. Das Rohr hat eine Scharnierfunktion.
• Die andere Seite ist flexibel gelagert. Es kann die Halterung an den beiden Abhängungen aus diesen gezogen werden. Damit verliert diese Seite den Halt und fällt herunter. Da das Modul aber auf der anderen Seite fest aufgehängt ist, klappt es nur herunter.
• Bei Inspektion und Wartung kann also ein Mann die beiden Halterungen auf der einen Seite lösen und dann das Modul vorsichtig nach unten klappen. Dadurch öffnet sich dann eine Lücke, durch die der Mitarbeiter in das Innere des Zwischenraums zwischen den beiden Abscheiderlagen gelangen kann. Er kann dort Inspektionen durchführen oder auch Arbeiten vornehmen. Er kann auch hineinkriechen, wenn dieses notwendig ist.
• Die haltende Rolle sollte dabei verstärkt werden, weil das Gewicht eines Moduls durchaus gross sein kann und dann entsprechende Kräfte auf das Rohr wirken, um das das Modul geschwenkt wird.
• Auch die Abhängung und die Endplatte des Rollenmoduls sollten an der kritischen Stelle verstärkt werden, um schnelle Schäden zu vermeiden.
• In einer verbesserten Variante werden zwei klappbare Module gegeneinander gerichtet – sodass eines zu der einen und das andere zu der anderen Seite aufklappt. Dadurch wird die Größe der Öffnung vergrößert und damit der Einstieg in den Zwischenraum erleichtert.
• Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen 1 bis 4 weiter erläutert.
• Bezugszeichenliste

1

Lamellenmodul

2

Tragbalken

3

Rohr eines Modules – Rolle = Rohr

4

Tragstab für Waschrohr

5

Rollenmodul

6

Abhängung

7

Aufhängung Rollenmodul

8

Waschbedüsung

9

Ungeklapptes Modul

10

Geklapptes Modul

11

Schwenkrohr

12

Stopfen

13

Halteclip

Claims (5)

1. Kombination aus Rollenabscheider als Vorabscheider und Lamellenabscheider als Grobabscheider für das Abscheiden von Tropfen einer Rauchgasströmung in einer Rauchgasentschwefelung oder eines Wäschers, angeordnet auf einer gemeinsamen Tragkonstruktion bestehend aus kastenförmigen Tragbalken, wobei die beiden Abscheiderlagen Tropfen aus einer vertikal nach oben gerichteten Rauchgasströmung herausfiltern, wobei der Lamellenabscheider auch ein anströmseitig und möglicherweise auch eine abströmseitige Waschbedüsung ausgestattet ist, wobei der Lamellenabscheider dachförmig oder flach ausgestaltet sein kann, wobei der Rollenabscheider mindestens zwei zueinander versetzte Rollenlagen hat, die in vertikale Richtung gesehen überlappend zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Rollenmodul pro Abscheidergasse klappbar aufgehängt ist.
2. Vorabscheider gemäß Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass dieses Rollenmodul [3] auf der einen Seite über eines seiner Rohre fest mit den beiden abgehängten Wänden verbunden aber dort beweglich gelagert ist, sodass das Rollenmodul um dieses Rohr als Achse schwenken kann.
3. Vorabscheider gemäß Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, dass das Modul an der anderen Seite mit zwei Stopfen lösbar verbunden ist, damit im Betrieb das Rollenmodul stabil in seiner Position sitzt und bei Wartung und nach dem Lösen der beiden stopfen weggeklappt werden kann.
4. Grobabscheider gemäß Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, dass in einer erweiterten Konfiguraiton zwei klappbare Rollenmodule gegeneinander klappbar angeordnet werden, sodass nach dem Herabklappen der geöffnete Raum zwischen den beiden Modulen besonders groß ist.
5. Grobabscheider gemäß Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Schwenkrohr als auch die beiden Stopfen unter Umständen zur Aufnahme der Lasten stahlverstärkt sind und ggf. die Abhängung an der Stelle der Auflage von Schwenkrohr und Stopfen verstärkt wurde.

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