CH429665A - Verfahren zur Heissgasreinigung - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Heissgasreinigung
Bei vielen metallurgischen oder elektrothermischen Prozessen fallen Abgase an, die neben erheblichen Mengen überwiegend anorganischen Staubs eine Reihe organischer Verbindungen mit sehr unterschiedlichen Siedeund Schmelzpunkten sowie verschiedene Giftstoffe enthalten.



   Zu den organischen Verunreinigungen der Abgase zählen besonders die Destillations- und Crackprodukte, welche auch von der Steinkohlenentgasung her bekannt sind. So wurden z. B. in den Abgasen geschlossener Carbidöfen mit 40 MW Leistungsaufnahme und ca.



  5000 Nm3/h Abgasmenge bei einer Reaktionstemperatur von ca.   2500"C    u. a. Naphtalin, Anthrazen und Chrysen ermittelt, und zwar insgesamt ca. 0,4 bis 1,0 g/Nm3 entsprechend 50-150 kg/Tg. Da im allgemeinen Koks, Anthrazit und Teerpech die Ausgangsstoffe der Restdestillation darstellen, überwiegen in dieser Gruppe der Teerabkömmlinge die schweren, bei Raumtemperatur zähflüssigen bis festen Fraktionen bei weitem den Anteil der dünnflüssigen, leichten Kohlenwasserstoffe.



   Zu den erwähnten Giftstoffen, welche in den Abgasen festgestellt wurden und bei Anwendung eines Nassreinigungsverfahrens das Abwasser verseuchen würden, zählen Blausäure (600-1200 mg/Nm3, überwiegend in Form von Cyaniden), Arsenide, Phenole, Ammoniak u. a. Die wasserbiologisch unbedenklichen und zugelassenen Restgehalte liegen demgegenüber in der Grössenordnung von 0,1 bis 1 mg   Cyanid-Ionen/m3    Abwasser.



   Mit bisher üblichen Verfahren wurden z. B. Ofenabgase nach einer trockenen Vorreinigung durch Behandlung in Sprühtürmen oder Desintegratoren auf die technisch übliche Reinheit von 12-20 mg Feststoff pro Nm3 gebracht. Dabei fallen als unerwünschte Nebenprodukte grosse Mengen mit Giftstoffen verseuchte Abwässer an, welche in kostspieligen und im Reinigungseffekt schwer kontrollierbaren Verfahren auf die erforderliche Reinheit entgiftet werden müssen.



   Benutzt wurden bekanntlich auch ölbenetzte Luftfilter und Abscheider, die mit indirekter Kühlung arbeiten. Ihr industrieller Einsatz musste als Misserfolg enden, da im erstgenannten Fall unerwünschte Folgen der Ölbespülung eintreten, in beiden Fällen das Verkrustungsproblem nicht beherrscht wird. Vorgeschaltete Teer-Elektrofilter bringen hier zwar eine Abhilfe, erfordern aber einen unwirtschaftlich hohen Aufwand.



   Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nicht nur eine direkte Berührung des zu reinigenden Gases mit Wasser bzw. Waschöl auszuschliessen, sondern auch einen hohen Gasreinigungseffekt bei gleichzeitig geringer Verschmutzung der   Abscheiderfilt-    chen mit möglichst einfachen Mitteln zu erreichen.



   Die Lösung besteht darin, dass man einen stehenden, mit eng geteilten Niederschlagsflächen versehenen Kühler verwendet und durch niedrige Temperatur im oberen Bereich und höhere Temperatur im unteren Bereich bei von unten nach oben strömendem Gas einen Kondensatfluss zum unteren Kühlerbereich bewirkt und den dort nicht wieder verflüchtigten Teil des Kondensats zusammen mit dem niedergeschlagenen Reststaub ableitet.



   Die schwer flüchtigen Kohlenwasserstoffe scheiden sich bereits an der unteren Kühlerzone ab, während die leichten Kohlenwasserstoffe erst an der oberen Kühlerzone kondensieren. Durch enge Kühlerteilung und geringe Gasgeschwindigkeit bleiben an den unteren Kühlerzonen neben den schwerer flüchtigen Kohlenwasserstoffen auch die restlichen Staubanteile der Abgase in Form von Abscheidungen haften. Das herabfliessende Kondensat der oberen Kühlerzone schlämmt die aus Staub und schwer flüchtigen Kohlenwasserstoffen bestehenden Abscheidungen von den unteren Zonen des Kühlers ab, wobei organische Anteile in Lösung gehen.



  Während die abfliessenden Abscheidungen den Gaseintrittsraum als Tropfen passieren, gehen die leichtsiedenden Anteile zu einem Teil wieder in das Gas über,   wäh-    rend die schweren Kohlenwasserstoffe vollständig durch das erwärmte Abflussrohr ausgetragen werden.



   Durch das Wiederkondensieren der leichten Kohlenwasserstoffe in der oberen Kühlerzone stellt sich der für das stetige Ablösen der Abscheidungen erforderliche, reichliche Kondensatfluss ein. Durch diese Massnahmen  werden die leichter flüchtigen Kohlenwasserstoffe im Abscheider angereichert, was eine vollständige Beseitigung der festen Abscheidungen und der zähflüssigen Kondensationsprodukte von den Niederschlagsflächen bewirkt. Durch entsprechende Regelung der Kühlung kann man demzufolge die leichter flüchtigen Kohlenwasserstoffe, je nach Abgaszusammensetzung, entweder in oben beschriebener Weise weiter umwälzen oder mit dem Kondensat der schwerer flüchtigen Kohlenwasserstoffe in flüssiger Form aus dem unteren Teil des Kühlerraumes abziehen.



   Entscheidend ist es, durch Temperaturregulierung dafür zu sorgen, dass auf der gesamten Niederschlagsfläche ein stetiger, infolge der Schwerkraft abwärts gerichteter Kondensatfluss herrscht, der die zähflüssigen und feste Staubteilchen eingebettet enthaltenden organischen Abscheidungen aufzulösen oder abzuschwemmen imstande ist.



   Der gegen den Kondensatfluss gerichtete Gasstrom soll vorzugsweise eine Geschwindigkeit von ca. 5 m/sec haben, weil bei zu hoher Strömungsgeschwindigkeit die Schleppkräfte infolge der Gasreibung das Abfliessen des leichten Kondensats behindern würden.



   Bei der Abgasreinigung eines   Carbidofenbetriebes    hat sich eine Kühlfläche bis zu einer Höhe von max.



  6 m mit einer Querschnittsbeschränkung am Kühler  element von 2-5 cm 0 bewährt. Durch enge Teilung    der Kühlflächen wird erreicht, dass auch die   nebelförmig    vorliegenden Teerstoffe an den durch Flächenkondensation bereits benetzten Kühlerflächen weitgehend niedergeschlagen werden. Wie sich in der Praxis zeigte, werden die Abgase so gut gereinigt, dass sie im vorgeschalteten Staubfilter als Spülmedium verwendet werden können, ohne dass die Gefahr einer Verklebung der Staubfilter besteht. Diese Gasreinheit übersteigt diejenige, welche zur Weiterverwendung in Gasmaschinen oder Brennern erforderlich ist, d. h. sie liegt unter 20 mg Feststoffl   NmS.   



   Bei der Abscheidung der Staubreste und der schwer flüchtigen Kohlenwasserstoffe wirken die Staubteilchen gleichzeitig als Kondensationskerne. Günstig ist auch die Möglichkeit der gIeichmässigen Abführung des zähflüssigen Kondensats über eine Tauchung durch ein gegebenenfalls zusätzlich geheiztes Abflussrohr. Die konzentriert anfallenden Kondensationsprodukte können nachfolgend einer wirtschaftlichen Verwertung zugeführt werden, was bei einem Nassreinigungsverfahren nicht ohne erheblichen apparativen Aufwand möglich ist.



   Vorteilhaft ist auch die Tatsache, dass eine derartige Anlage einen Druckverlust von nur   3045    mm WS aufweist, während alle anderen gebräuchlichen Anlagen, mit Ausnahme des Elektrofilters, ein Vielfaches mit sich bringen.



   Ausführungsbeispiel
Beim Betrieb eines geschlossenen Elektroofens mit 40 MW Leistungsaufnahme zur Herstellung von Calciumcarbid verlassen stündlich rund 5000 Nm3 Abgase mit einer Temperatur von   600-8000    C und einem Staubgehalt von ca. 100 g/Nm3 den Ofen. Ein keramisches Heissgasfilter besorgt die Entstaubung auf max. 150 mg/ Nm3.



   Das ca.   200     C heisse Abgas gelangt nun in den unten gelegenen Gaseintrittsraum des indirekt gekühlten einstufigen Abscheiders oder Kühlers; hier wird eine Temperatur von   100-1500    C eingehalten (sie liegt über dem Siedepunkt der leichten Kohlenwasserstoffe und über dem Erstarrungspunkt des abfliessenden Gemisches). Die Temperatur in der oberen Kühlerzone wird so reguliert, dass zwar der Siedepunkt, nicht aber der Erstarrungspunkt der leichten Kohlenwasserstoffe unterschritten wird, also etwa zwischen 25 und 350 C. Entsprechend der Unterschreitung des Taupunktes wird zugleich Wasser kondensiert, das den grössten Teil an Blausäure, Ammoniak usw. gelöst abführt. Durch das Temperaturgefälle zwischen oberer Kühlerzone und dem Gaseintrittsraum stellt sich im unteren Teil des Kühlers eine mittlere Temperatur ein.

   Das der Überführung in ein   Sarurnelgefäss    dienende Abflussrohr wird auf einer Temperatur von etwa 400 C gehalten.



   Die an der oberen, stark gekühlten Zone herabfliessenden, leichter flüchtigen, organischen Verbindungen fliessen über die Wandungen der unteren, weniger stark gekühlten Kühlerzone nach unten und schlämmen von diesen Wandungen die aus Staub und schwer flüchtigen Kohlenwasserstoffen bestehenden Abscheidungen ab, wobei ein Teil der organischen Stoffe in Lösung geht.



  Die abfliessenden Abscheidungen gelangen in einen Gaseintrittsraum als Tropfen, passieren diesen und gelangen schliesslich in ein Abflussrohr. Die leichter siedenden Anteile gehen zu einem Teil wieder in das Gas über.



  Nur die schwerer siedenden Anteile werden endgültig ausgetragen.



   Gasanalyse vor und nach dem Abscheider Kohlenwasserstoffe 300-1000 mg/Nm3 40 mg/Nm3 Staub 150 mg/Nm3 5 mg/Nm3
Dieses Reinigungsverfahren wurde mit gleichem Erfolg bei der elektrothermischen Herstellung von Ferround anderen Legierungen eingesetzt und ist ebenso bei der Elektrostahl-Erzeugung verwendbar.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Befreiung vorgereinigter, heisser Abgase elektrischer Schmelzöfen von flüchtigen, organischen Bestandteilen und restlichem Staub durch Niederschlag an einem Kühler, dadurch gekennzeichnet, dass man einen stehenden, mit eng geteilten Niederschlagsflächen versehenen, einen stetigen Abfluss gewährleistenden Kühler verwendet und durch niedrige Temperatur im oberen Bereich und höhere Temperatur im unteren Bereich bei von unten nach oben strömendem Gas einen Kondensatfluss zum unteren Kühlerbereich bewirkt und den dort nicht wieder verflüchtigten Teil des Kondensats zusammen mit dem niedergeschlagenen Reststaub ableitet.

   UNTERANSPRUCH Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man den Kühler mit einer Gasgeschwindigkeit von ca. 5 m/sec betreibt.