DE2628222A1

DE2628222A1 - Verfahren zur rauchgasreinigung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2628222A1
Application number: DE19762628222
Authority: DE
Inventors: Hans Kaufmann
Original assignee: HVG HALDEN VERWERTUNGSGESELLSC
Current assignee: HVG HALDEN VERWERTUNGSGESELLSC
Priority date: 1976-06-23
Filing date: 1976-06-23
Publication date: 1978-01-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rauchgasreinigung, insbesondere zur Verwendung bei der Aufbereitung der beim Abbau von Steinkohle anfallenden Berge. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Infolge der verschärften Bestimmungen zur Reinhaltung der Luft sind in den letzten Jahren verschiedene Verfahren zur Reinigung von Feuerungsrauchgasen entwickelt worden. Diese Verfahren erfordern größtenteils umfangreiche und komplizierte Anlagen und sind deshalb ohne einen hohen Kostenaufwand nicht zu verwirklichen.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, die Reinigung von Rauchgasen sowohl verfahrenstechnisch als auch hinsichtlich der notwendigen Anlagen so einfach wie möglich zu gestalten und dabei trotzdem sicherzustellen, daß eine möglichst vollständige Befreiung der Rauchgase von den hauptsächlichen Schadstoffen, wie Schwefel, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rauchgase nach einer Vorwärmung in einem Brennraum der offenen Flamme eines Brenners, der mit starkem Sauerstoffüberschuß arbeitet, zugesetzt und erhitzt werden, daß die so erhitzten Gase in einen Ringraum geleitet werden, dessen innere Wand der Mantel einer rotierenden

Walze ist, der von innen gekühlt wird und dessen äußere Manteloberfläche auf einer Temperatur von 50 bis 150°C gehalten wird, so daß sich die Schwefeldämpfe in fester Form (Sublimat) an der Oberfläche des Mantels niedergeschlagen, und daß an einer von der Eingangsseite entfernten Stelle des Ringraumes der niedergeschlagene Schwefel mit Hilfe eines Abstreifers von der Oberfläche der Walze abgelöst wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Mantel der Walze von innen mit Kühlwasser besprüht. Die Temperatur der Außenfläche des Mantels wird erfindungsgemäß durch Veränderung der Drehzahl der Walze oder/und der aufgesprühten Kühlwassermenge geregelt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorwärmung der zu reinigenden Rauchgase vorgesehen, die vorzugsweise in einer den Abgaskanal umschließenden Kammer und ferner in einer den Brenner umschließenden Kammer vorgenommen wird, wobei die Gase während der Vorwärmung im Gegenstrom geführt werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung derart ausgebildet, daß der Brenner axial verlaufend am rückwärtigen Ende eines Brennerrohres axial verstellbar angeordnet ist, welches radial in den Ringraum mündet, dessen innere Zylinderwandung von dem Mantel der rotierenden Walze gebildet wird, daß an diesem Ringraum auf der dem Brennerrohr gegenüberliegenden Seite über einen trichterförmigen Anschlußstutzen ein Abgaskanal angeschlossen ist, wobei der Anschlußstutzen an der Abseite mit Hilfe eines nachgiebigen Dichtelementes an der Oberfläche der Walze abgedichtet ist, und daß in bezug auf die Drehrichtung der Walze hinter diesem Dichtelement ein Abstreifer zum Ent- fernen des niedergeschlagenen Schwefels vorgesehen ist.

Die Abdichtung kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als elastische Lippendichtung oder als Bürstendichtung ausgebildet sein.

Für die Zufuhr des Kühlwassers sind nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung im Inneren der Walze feststehende Sprühdüsen angeordnet, durch die das Kühlwasser gegen die Innenwandung der Walze gesprüht wird. Zur Lagerung der Walze sind vorzugsweise rotierende Halbwellen vorgesehen, wobei durch eine Halbwelle das Zuleitungsrohr für die Sprühdüsen und durch die andere Halbwelle ein Abflußrohr geführt ist.

Um eine möglichst intensive Berührung der heißen Gase mit dem Mantel der Walze zu erreichen, sind nach der weiteren Erfindung an der Außenwandung des Ringraumes teilweise in den Ringraum ragende Wirbelplatten angebracht.

Für die Vorwärmung der zu reinigenden Rauchgase ist einerseits das Abgasrohr und andererseits das Brennerrohr von einer Ringkammer umgeben, durch die die Rauchgase nacheinander hindurchgeführt werden.

Bei dem Brenner handelt es sich vorzugsweise um einen Lanzenbrenner, der mit Gas oder Heizöl betrieben wird. Der Brenner ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung innerhalb eines Brennerrohres unter Freilassung eines Ringraumes angeordnet, wobei die Zuführungsöffnung für die zu reinigenden Rauchgase am hinteren offenen Ende des Brennerrohres angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß der in erhitzten Gasen enthaltene Schwefel sich bei einer Berührung mit einer entsprechend gekühlten Wandung in Form von Schwefelblüte (sublimierter Schwefel) niederschlägt. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung einer verhältnismäßig einfachen Einrichtung möglich ist, den in Rauchgasen enthaltenen Schwefel auszuscheiden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden darüber hinaus durch intensive Nachverbrennung auch andere Schadstoffe, insbesondere Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd, entfernt. Das neu entwickelte Verfahren hat sich vor allem bei der Reinigung von Rauchgasen bewährt, die bei der Aufbereitung der beim Abbau von Steinkohle anfallenden Berge entstehen. Im übrigen läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren in all den Fällen mit Vorteil anwenden, in denen es darum geht, große Mengen von Feuerungsabgasen sowie Abgasen von chemischen Reaktionen zu reinigen.

Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an einem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert. Die Zeichnungen zeigen in schematischer Form in

Figur 1 eine Vorrichtung zur Rauchgasreinigung in einer Seitenansicht und

Figur 2 eine Draufsicht auf den mittleren Teil der Vorrichtung.

Die Vorrichtung enthält eine rotierende Walze 1 mit einem Stahlmantel 2, der eine Stärke von wenigstens 10 mm hat. An den Enden ist die Walze durch Stirnscheiben verschlossen, so daß ein abgeschlossener Innenraum vorhanden ist. Zur Lagerung der Walze dienen rotierende Halbwellen 3a, 3b. Durch die Halbwelle 3a ist ein Zuleitungsrohr geführt, das an Sprühdüsen 4 angeschlossen ist, durch die

Kühlwasser gegen die Innenwandung des Mantels 2 gespritzt wird. Das versprühte Kühlwasser sammelt sich im unteren Teil der Walze 1 und gelangt durch ein Abflußrohr in der Halbwelle 3b wieder nach außen.

Die Walze 1 ist zum größten Teil von einer Abdeckung 5 umgeben, die an den Stirnseiten gegen die Oberfläche der Walze abgedichtet ist, so daß ein Ringraum 6 vorhanden ist, dessen innere Wandung durch den Mantel 2 der Walze 1 gebildet wird.

An die Abdeckung 5 ist an einer Seite ein Brennerrohr 7 angeschlossen, wobei der Spalt zwischen einem Übergangsstück 8 und der äußeren Oberfläche des Mantels 2 in geeigneter Weise abgedichtet ist.

Innerhalb des Brennerrohres 7 ist ein Brenner 9 koaxial zur Rohrwandung angeordnet, der axial verstellbar ist und dessen Flamme sich bis zur Walze 1 erstrecken kann. Bei dem Brenner handelt es sich um einen sog. Lanzenbrenner, der mit Heizöl oder Gas betrieben werden kann und mit starkem Sauerstoffüberschuß arbeitet. Als Brenner kann beispielsweise der Brenner nach dem deutschen Patent 1 934 922 verwendet werden.

An die Abdeckung 5 der Walze 1 ist ferner über einen Anschlußstutzen 10 ein Abgaskanal 11 angeschlossen, durch den die Abgase zum nicht dargestellten Kamin geführt werden. Der Anschlußstutzen 10 ist gegenüber dem Mantel 2 der Walze 1 mit Hilfe einer elastischen Dichtung 12, beispielsweise einer Lippen- oder Bürstendichtung, abgedichtet. In bezug auf die Drehrichtung der Walze 1 ist hinter dieser Abdichtung ein Abstreifer 13 vorgesehen, mittels dessen die am Mantel 2 der Walze 1 anhaftende Schwefelblüte von der Oberfläche abgelöst wird, wonach sie in einen unterhalb befindlichen Auffangbehälter 14 fällt.

Wie aus der schematischen Darstellung hervorgeht, sind der Abgaskanal 11 und das Brennerrohr 7 von geschlossenen Kammern 15 bzw. 16 umgeben, die durch eine Leitung 17 miteinander verbunden sind. Die zu reinigenden Rauchgase treten durch einen Stutzen 18 in die Kammer 15 ein und gelangen nach entsprechender Vorwärmung in den beiden Kammern 15, 16 an das hintere nicht verschlossene Ende des Brennerrohres 7, wo sie in den Ringraum zwischen Brenner 9 und Brennerrohr 7 eintreten.

Damit in den Vorwärmkammern 15, 16 die Rauchgase mit den äußeren Oberflächen des Abgaskanals 11 bzw. des Brennerrohres 7 in eine möglichst intensive Berührung kommen, sind auf den Oberflächen Leitelemente 19, 20 angebracht.

Wie aus der zeichnerischen Darstellung ferner zu ersehen ist, sind innerhalb des Ringraumes 6 an der Außenwandung der Abdeckung 5 Wirbelplatten 21 angebracht, die Wirbelbildungen innerhalb des Gasstromes hervorrufen und damit zu einer möglichst intensiven Berührung der heißen Gase mit der Oberfläche der Walze 1 beitragen.

Die Temperatur im Brennerraum beträgt vorzugsweise ca. 800°. Bei dieser Temperatur wird eine optimale Nachverbrennung der brennbaren Schadstoffe, wie Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd usw. erzielt. Die Temperatur an der Oberfläche des Mantels 2 liegt im Bereich zwischen 50 bis 150°C. Diese Temperatur kann den jeweiligen Erfordernissen entsprechend auf einfache Weise geändert werden, und zwar entweder durch Veränderung der auf die Innenseite des Mantels 2 aufgesprühten Kühlwassermenge oder durch Veränderung der Drehzahl der Walze 1 oder durch beide Maßnahmen gleichzeitig. Die Temperatur des Kühlwassers sollte 15 bis 20°C betragen. Das Verfahren kann außerdem durch Regelung des Brenners 9, d.h. durch Veränderung der Temperatur der Brennerflamme und durch Veränderung der Länge des Brennraumes beeinflußt werden.

Claims

1. Verfahren zur Rauchgasreinigung, insbesondere zur Verwendung bei der Aufbereitung der beim Abbau von Steinkohle anfallenden Berge, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase nach einer Vorwärmung in einem Brennraum der offenen Flamme eines Brenners, der mit starkem Sauerstoffüberschuß arbeitet, zugesetzt und erhitzt werden, daß die so erhitzten Gase in einen Ringraum geleitet werden, dessen innere Wand der Mantel einer rotierenden Walze ist, der von innen gekühlt wird und dessen äußere Manteloberfläche auf einer Temperatur von 50 bis 150°C gehalten wird, so daß sich die Schwefeldämpfe in fester Form (Sublimat) an der Oberfläche des Mantels niederschlagen, und daß an einer von der Eingangsseite entfernten Stelle des Ringraumes der niedergeschlagene Schwefel mit Hilfe eines Abstreifers von der Oberfläche der Walze abgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Walze von innen mit Kühlwasser besprüht wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Außenfläche des Mantels durch Veränderung der Drehzahl der Walze oder/und der aufgesprühten Kühlwassermenge geregelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Vorwärmung der zu reinigenden Rauchgase in einer Kammer vorgenommen wird, die das Abgasrohr der Vorrichtung umschließt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Vorwärmung der zu reinigenden Rauch- gase in einer den Brennerkanal umschließenden Kammer vorgenommen wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigenden Rauchgase bei der Vorwärmung im Gegenstrom geführt werden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (9) axial verlaufend am hinteren Ende eines Brennerrohres (7) verstellbar angeordnet ist, welches radial in den Ringraum (6) mündet, dessen innere Zylinderwandung von dem Mantel (2) der rotierenden Walze (1) gebildet wird, daß an diesem Ringraum (6) auf der dem Brennerrohr (7) gegenüberliegenden Seite über einen trichterförmigen Anschlußstutzen (10) ein Abgaskanal (11) angeschlossen ist, wobei der Anschlußstutzen (10) an der Ablaufseite mit Hilfe eines nachgiebigen Dichtelementes (12) an der Oberfläche der Walze (1) abgedichtet ist, und daß in Bezug auf die Drehrichtung der Walze (1) hinter diesem Dichtelement ein Abstreifer (13) zum Entfernen des niedergeschlagenen Schwefels vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung als elastische Lippendichtung ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung als Bürstendichtung ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Walze (1) feststehend
<NichtLesbar>
angeordnet sind, durch die Kühlwasser
<NichtLesbar>
der Walze (1) gesprüht wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung der Walze (1) rotierende Halbwellen (3a, 3b) vorgesehen sind, wobei durch eine Halbwelle (3a) das Zuleitungsrohr für die Sprühdüßen (4) und durch die andere Halbwelle (3b) ein Abflußrohr geführt ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenwandung des Ringraumes (5) teilweise in den Ringraum ragende Wirbelplatten (21) angebracht sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrohr (11) von einer Ringkammer (15) zur ersten Vorwärmung der Rauchgase umgeben ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr (7) von einer Ringkammer (16) zur weiteren Vorwärmung der Rauchgase umgeben ist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmkammern (15, 16) hintereinandergeschaltet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Brenner (9) und dem Brennerrohr (7) ein Ringraum vorhanden ist und daß die Zuführungsöffnung für die zu reinigenden Rauchgase am hinteren offenen Ende des Brennerrohres (7) angeordnet ist.