EP1960088A1 - Belüftungsvorrichtung für eine rauchgasreinigungsvorrichtung - Google Patents

Belüftungsvorrichtung für eine rauchgasreinigungsvorrichtung

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EP1960088A1
EP1960088A1 EP06841162A EP06841162A EP1960088A1 EP 1960088 A1 EP1960088 A1 EP 1960088A1 EP 06841162 A EP06841162 A EP 06841162A EP 06841162 A EP06841162 A EP 06841162A EP 1960088 A1 EP1960088 A1 EP 1960088A1
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EP
European Patent Office
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absorbent
membrane
ventilation
ventilation device
pores
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06841162A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Oberheid
Annette ZIEMANN-NÖTHE
Frank Delle
Martin Weitemeier
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Doosan Lentjes GmbH
Original Assignee
Lentjes GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority to DK09008295T priority patent/DK2100657T3/da
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8603—Removing sulfur compounds
    • B01D53/8609—Sulfur oxides

Definitions

  • the present invention relates to a ventilation device for a flue gas cleaning device, a plate aerator for the ventilation device according to the invention, a membrane for the plate aerator and a method.
  • Flue gas which is produced in particular during the combustion of fossil fuels, often contains a considerable proportion of sulfur oxides, among other things. Due to their aggressiveness towards the environment, the emission of sulfur oxides should be avoided as much as possible. For this purpose, flue gas cleaning devices are used.
  • Generic devices for the purification of flue gas are already known, for example in power plants, in which energy is generated from fossil fuels, in particular coal power plants, oil power plants, gas power plants or the like.
  • Generic devices typically include a scrubber with scrubbing liquid nozzles that are often arranged in multiple levels, a scrubbing liquid sump in which scrubbing liquid is collected, and an absorption area that extends in a cylindrical container portion of the scrubber from the scrubbing liquid sump to the upper scrubbing liquid nozzle level. Flue gas is passed into a lower portion of the absorption area in the scrubber, flows from there substantially vertically upward and leaves the scrubber through an outlet opening provided above the scrubbing liquid nozzles.
  • the washing liquid also called absorbent, contains substances which, among other things, bind or chemically convert sulfur oxides.
  • the flue gas comes out of the washing Liquid nozzles exiting washing liquid in contact and is cleaned, in particular desulfurized, which is described in more detail below.
  • Such a cleaning device is known for example from DE-A-100 58 548.
  • the washing liquid preferably comprises substances with alkali and / or alkaline earth metal parts which react with the sulfur oxides present in the flue gas and with the sulfur oxides produced in the scrubber.
  • alkali and / or alkaline earth metal parts which react with the sulfur oxides present in the flue gas and with the sulfur oxides produced in the scrubber.
  • calcium oxide, calcium hydroxide, calcium bicarbonate, calcium carbonate or the like is used.
  • alkaline substances, in particular hydrogen carbonate are already present in the washing liquid.
  • the alkaline substances react when using seawater as washing liquid with the sulfur oxides present in the flue gas substantially to sulfates, which are then dissolved in seawater.
  • the flue gas is thus purified of the unwanted sulfur oxides and exits the purifier.
  • the washing liquid together with the sulfate particles suspended in it, enters the washing liquid sump and is collected there.
  • Calcium sulphate is the substance that underlies the gypsum. Thus, this is a desirable by-product of the flue gas cleaning process that is recovered from the scrubbing liquid collected in the scrubbing liquid sump.
  • the calcium sulfate particles are removed together with the scrubbing liquid from the scrubbing liquid sump and this removed in a subsequent process.
  • the calcium sulfate can then be further processed into various materials, in particular to construction materials.
  • a problem with the recovery of calcium sulfate is that in the reaction of the washing liquid with the flue gas not only calcium sulfate, but also undesirable by-products such as sulfites, especially calcium sulfite, which contaminate the calcium sulfate and thus reduce the quality of the by-product.
  • undesirable by-products such as sulfites, especially calcium sulfite, which contaminate the calcium sulfate and thus reduce the quality of the by-product.
  • seawater the washing liquid
  • sulfites are formed as undesirable by-products in accordance with the dissolved alkaline substances.
  • the flue gas cleaning device according to DE 295 17 698 the sulfite formed is oxidized in the absorber sump. The sulfur dioxide separation takes place here not by addition of alkaline earths, but by bicarbonate. Also in this process, sulfite is formed.
  • US Pat. No. 4,539,184 proposes oxygen in the form of air or liquid in at least one region of the scrubbing liquid sump to introduce the same to oxidize there existing calcium sulfites to calcium sulfate.
  • CA-A-2 135 430 also describes a flue gas cleaning device with an oxidation device provided in the scrubbing liquid sump in the form of a horizontally arranged grid consisting of oxygen supply lines with corresponding openings, through which oxygen can be introduced into the scrubbing liquid collected in the scrubbing liquid sump.
  • the horizontal grid is positioned in the washing liquid sump so that it is divided into two areas.
  • the scrubber tower usually has at least one lower inlet for the unpurified flue gas, below the flue gas inlet a sump for an absorbent, above the flue gas inlet a unit with which the absorbent is sprayed into the incoming flue gas, and one arranged in the upper region of the scrubber tower Outlet for the purified flue gas.
  • the absorbent is usually liquid and contains, for example, calcium carbonate, which reacts with the oxides of sulfur to form calcium sulfite and calcium sulfate (gypsum). Methods are also used which use seawater as the absorbent.
  • Seawater contains in addition to alkaline substances in particular hydrogen carbonate, which also react with the sulfur oxides.
  • gypsum accumulates, which does not have to be disposed of with sufficient purity, but can be supplied to a further utilization, for example in the building materials industry.
  • the sulfite content is as low as possible relative to the sulfate content.
  • oxygen is supplied to the spent absorbent, so that the highest possible proportion of sulfites is further oxidized to sulfates.
  • the invention proposes as a solution to provide a generic ventilation device for a flue gas cleaning device in a ventilation area with at least one plate aerator, which is immersed in a fluid absorbent arranged in the ventilation area.
  • the absorbent is the substantially spent fluid absorbent derived from the absorption reaction, optionally mixed with fresh absorbent.
  • the plate aerator allows the oxidant, for example air, to be supplied to the absorbent over an enlarged area. As a result, an acceleration of the sulfate formation and a higher efficiency can be achieved.
  • sulphite test values of less than about 1.5% by weight, especially less than about 1.0% by weight, can be achieved.
  • the goal is complete oxidation.
  • the returning seawater then has a quality that complies with current environmental regulations.
  • the venting area is part of the venting device in which the absorbent can be contacted with the oxidant.
  • the ventilation device may be formed, for example, as part of the sump, as a sump as a whole, as a separate vessel or basin or the like. In the latter case, the basin or the vessel is in fluid communication with the bottom of the scrubber tower.
  • the plate aerator may, for example, be formed by plates having a cavity in fluid communication with an oxidant source.
  • the surface of a plate of the plate aerator is provided with at least one opening through which the oxidant can enter the absorbent.
  • the oxidant is often gaseous and is injected through the opening in the absorbent.
  • the plate aerator may have a plurality of plates of this kind, which may be stacked or the like, for example.
  • the plates are fluidically connected to a common oxidant source.
  • seawater is used as the absorbent.
  • costs can be further reduced.
  • this is advantageous for systems that are installed in the coastal area, so where seawater can be provided inexpensively.
  • the ventilation area is formed by a ventilation basin communicating fluidly with a sump of the flue gas purification device.
  • a ventilation basin communicating fluidly with a sump of the flue gas purification device.
  • both devices can be optimally formed independently of one another for their intended purpose.
  • the ventilation device does not need to be adapted in terms of its dimensions to the dimensions of the scrubber tower, whose dimensions are fixed by its intended operation as a scrubber tower.
  • the optimal design possibility of the aeration basin the efficiency can be further increased.
  • the ventilation device can be optimized according to fluidic aspects to reduce energy consumption for flow generation.
  • the connection between sump and aeration basin can be formed for example by a pipeline or the like. However, it may also be formed a common pool, which forms the sump and the aeration basin at the same time, wherein the ventilation area of the aeration basin is arranged outside of the sump area. Both can also be fluidically connected through an opening.
  • the plate aerators extend substantially over the entire ventilation area. This makes it possible to design the aeration basin as small as possible in terms of its dimensions. Costs can be saved.
  • the ventilation device has a circulation unit for the absorbent. With the circulation unit, an additional increase in the effect of the ventilation device can be achieved. By circulating the absorbent, moreover, an increased amount of oxidant can be introduced into the absorbent, so that an acceleration of the reaction can be achieved.
  • the plate aerator and the circulation unit are formed in one piece. In this way, separate units can be saved. For example, circulating pumps or the like may be provided on the plates. The procedure can be further optimized.
  • a circulation can also be generated by a fluidic arrangement of the plate aerators, flow obstacles / installations and / or gas injection.
  • the plate aerator is arranged on a grid.
  • the arrangement on a grid makes it easy to arrange the plate aerators in the aeration basin.
  • the grid holds the plate aerators in their intended position so that they can perform their intended function optimally.
  • the grid may be formed by conduits through which the oxidant may be supplied to the individual plates of the plate aerator. In this way, at the same time a simple and convenient feeding of the plates of Plattenbelfurfur achieved with the oxidant.
  • the invention also proposes a plate aerator for the ventilating device according to the invention, wherein the plate aerator is substantially plate-shaped.
  • the dish shape permits the production of as large a surface as possible, which can be brought into contact with the absorbent.
  • the plate shape is ideal for the formation of a stacked structure or the like, so that a compact design can be achieved at the same time high contact area with the absorbent.
  • the plate aerator is formed substantially oval. Due to the oval shape can be achieved taking into account aerodynamic aspects that the aeration basin can be reduced in terms of its dimensions such as height, width or length. Costs can be further saved. Alternative shapes such as round, square, etc. are within the scope of the invention.
  • the plate aerator has a perforated membrane.
  • the perforated membrane allows for a variety of openings, pores or slots through which the oxidant can be introduced into the absorbent.
  • the membrane may for example be formed from a plastic or the like, in which corresponding openings are provided. A high number of openings can be achieved.
  • the configuration in the form of a membrane allows the openings to be optimally matched in terms of their diameter to the intended operation. The efficiency of the ventilation device can be further improved overall.
  • the membrane is exchangeable. This is particularly advantageous when single or a plurality of pores are added or there is damage to the membrane. In this way it can be achieved that not the entire plate aerator must be replaced, but only the membrane on Plattenbellusterer. Costs can be further saved.
  • the invention also proposes a membrane for a plate aerator according to the invention which has pores for a fluid oxidant.
  • the pores are selected in number and diameter such that optimum effect of the oxidant in the absorbent can be achieved.
  • a large part of the existing sulfite content should be further oxidized to sulfate.
  • the membrane has one to 10 pores per cm 2 .
  • the number of pores also depends on the diameter of the pores, which in turn should be adapted to the viscosity of the oxidant and the fluid. The provision of pores allows the membrane to be industrially manufactured while meeting high quality requirements.
  • the pores on average have a diameter of about 0.1 to 1.5 mm, preferably about 0.25 to 0.9 mm, particularly preferably about 0.4 to 0.8 mm. It has been found that this pore size is suitable for optimizing the feed of the oxidant into the absorber.
  • the membrane has at least one slot instead of pores or in addition to pores.
  • the slot for example, gas bubbles can be generated in the absorbent, which at the same time cause a circulation in a predeterminable manner.
  • This embodiment is particularly advantageous in combination with pores, so that, for example, small, very finely distributed gas bubbles are produced through the pores, which due to their size experience only a very slight buoyancy in the absorbent, whereas the gas bubbles generated by a slot cause a high buoyancy and due to their ascension cause the Absorbens in a desired direction.
  • the effect of the ventilation device can be further improved.
  • the membrane is formed of EPDM (ethylene-propylene-diene-monomeric membrane).
  • EPDM ethylene-propylene-diene-monomeric membrane.
  • a membrane made of this material is characterized by a high degree of robustness, so that maintenance can be reduced.
  • the operation of the ventilation device can be further optimized. Also silicone or other suitable plastics can be used.
  • the invention further proposes a method for aerating an absorbent in a ventilation device according to the invention, wherein the liquid absorbent arranged in a ventilation region of the aeration device is supplied with a gaseous oxidant by means of a plate aerator immersed in the absorbent, wherein in the absorbent the oxidant containing gas bubbles whose average diameter is substantially less than about 1, 5 mm, preferably less than about 1, 0 mm, in particular less than about 0.7 mm. is. It has been found that the gas bubbles remain in contact with the absorber in comparison with known ventilating devices. remain because they are only exposed to low buoyancy in the absorber because of their size. By increasing the number of gas bubbles, with the same amount of oxidant, a surface enlargement of the oxidant can be achieved with the absorber so that a reaction in the desired sense can be accelerated and achieved with high efficiency.
  • gas bubbles are generated by means of a slit of the plate aerator, which effect a circulation of the absorbent.
  • a flow is achieved in the absorbent, wherein the flow preferably forms such that the largest possible proportion of the absorbent can be brought into contact with the oxidant.
  • the part of the absorbent can be achieved, which is not directly in contact with the plate aerator.
  • the oxidant used is essentially oxygen, air or an oxygen-containing gas or gas mixture which releases oxygen when introduced into the absorbent.
  • FIG. 1 is a perspective view in partial section of a flue gas cleaning device with a ventilation device according to the invention and a scrubber tower,
  • FIG. 3 is a plan view of a ventilation basin of the invention
  • Ventilation device with plate fans arranged on a grille and
  • Fig. 4 shows an enlarged view of a grid section with Plattenbelforern according to the invention.
  • Fig. 1 is a perspective partially cutaway view of a flue gas cleaning device 10 is shown having a scrubber tower 20 and a ventilation device 12. For the sake of clarity, the feed area of the flue gas to be cleaned and the discharge area are not shown.
  • the scrubber tower 20 has in its lower region a sump 18 in which an absorbent, in the present case seawater, is arranged. Other substances may be added to the seawater to improve the operation of the flue gas cleaning device 10.
  • pumps 28 are arranged, which lead via lines 24, the absorbent to a Eindüs Scheme 26 within the scrubber tower 20.
  • FIG. 2 shows the flue gas cleaning device 10 according to FIG. 1 in a schematic block diagram.
  • the sump 18 is in fluid communication with a ventilation basin 14 of a ventilation device 12 via an opening 32 in connection.
  • a grid 34 is immersed immersed with Plattenbelforern 16 in the absorbent.
  • the aeration basin 14 has a width of about 20 m and a length of about 70 m (FIG. 3).
  • the individual Plattenbelpresenter 16 are arranged and are supplied via this with air as oxidant.
  • each grid 34 has a length of about 9 m, with plate aerators 16 being stacked on each grid 34 (FIG. 4).
  • Each plate aerator 16 is substantially plate-shaped and oval.
  • the large half-axis of the oval extension is aligned approximately parallel to the liquid surface of the absorbent.
  • the dimension of the semi-major axis is about 0.7 m and the small semi-axis about 0.2 m.
  • the thickness of the plate aerator 16 is about 0.02 m.
  • the plate aerators 16 are arranged at a distance of about 0.1 m. From a Oxidans provoke not shown is supplied via lines 30 to the grid 34 air as oxidant. This flows via the grids 34 into the plate aerators 16 and exits there through a membrane not shown in the absorber. As a result, a good supply of the absorbent with oxidant is achieved.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Belüftungsvorrichtung für eine Rauchgasreinigungsvorrichtung, einen Plattenbelüfter, die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung, eine Membran für den Plattenbelüfter sowie ein Verfahren. Die Erfindung schlägt als Lösung vor, eine gattungsgemäße Belüftungsvorrichtung (12) für eine Rauchgasreinigungsvorrichtung (10) in einem Belüftungsbereich (14) mit wenigstens einem Plattenbelüfter (16) zu versehen, der in ein im Belüftungsbereich (14) angeordnetes, fluides Absorbens eingetaucht ist.

Description

Belüftunqsvorrichtunq für eine Rauchgasreiniqunqsvorrichtunq
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Belüftungsvorrichtung für eine Rauchgas- reinigungsvorrichtung, einen Plattenbelüfter für die erfindungsgemäße Belüftungs- vorrichtung, eine Membran für den Plattenbelüfter sowie ein Verfahren.
Rauchgas, welches insbesondere bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entsteht, enthält unter anderem oftmals einen beachtlichen Anteil an Schwefeloxiden. Aufgrund deren Aggressivität gegenüber der Umwelt soll der Ausstoß an Schwefeloxiden soweit wie möglich vermieden werden. Hierzu werden Rauchgasreini- gungsvorrichtungen eingesetzt.
Vorrichtungen zur Reinigung von Rauchgas sind bereits bekannt, beispielsweise bei Kraftwerken, in denen aus fossilen Brennstoffen Energie erzeugt wird, insbesondere Kohlekraftwerke, Ölkraftwerke, Gaskraftwerke oder dergleichen. Gattungsgemäße Vorrichtungen umfassen normalerweise einen Wäscher mit Wasch- flüssigkeitsdüsen, die häufig in mehreren Ebenen angeordnet sind, einen Wasch- flüssigkeitssumpf, in dem Waschflüssigkeit gesammelt wird, und einen Absorptionsbereich, der sich in einem zylindrischen Behälterabschnitt des Wäschers vom Waschflüssigkeitssumpf bis zur oberen Waschflüssigkeitsdüsenebene erstreckt. Rauchgas wird in einen unteren Abschnitt des Absorptionsbereiches in den Wäscher geleitet, strömt von dort im wesentlichen vertikal aufwärts und ver- lässt den Wäscher durch eine oberhalb der Waschflüssigkeitsdüsen vorgesehene Austrittsöffnung. Die Waschflüssigkeit, auch Absorbens genannt, enthält Stoffe, die unter anderem Schwefeloxide binden beziehungsweise chemisch umwandeln. Auf seinem Weg durch den Wäscher kommt das Rauchgas mit aus den Wasch- flüssigkeitsdüsen austretender Waschflüssigkeit in Kontakt und wird gereinigt, insbesondere entschwefelt, was nachfolgend näher beschrieben ist. Eine derartige Reinigungsvorrichtung ist beispielsweise aus der DE-A-100 58 548 bekannt.
Die Waschflüssigkeit umfasst neben Wasser vorzugsweise Stoffe mit Alkali- und/oder Erdalkalianteilen, die mit den im Rauchgas vorhandenen Schwefeloxiden und mit den im Wäscher erzeugten Schwefeloxiden reagieren. Es wird insbesondere Kalziumoxid, Kalziumhydroxid, Kalziumhydrogenkarbonat, Kalziumkarbonat oder dergleichen verwendet. Bei der Verwendung von Seewasser als Waschflüssigkeit sind bereits erhebliche Mengen an alkalischen Stoffen, insbesondere Hy- drogencarbonat, in der Waschflüssigkeit enthalten.
Die alkalischen Stoffe reagieren bei Verwendung von Seewasser als Waschflüssigkeit mit den in dem Rauchgas vorhandenen Schwefeloxiden im wesentlichen zu Sulfaten, die dann im Seewasser gelöst sind. Das Rauchgas wird auf diese Weise von den unerwünschten Schwefeloxiden gereinigt und tritt aus der Reinigungsvorrichtung aus. Die Waschflüssigkeit hingegen gelangt zusammen mit den in dieser schwebend gehaltenen Sulfatteilchen in den Waschflüssigkeitssumpf und wird dort gesammelt.
Wird die Rauchgasreinigungsanlage mit Kalk betrieben, entsteht im wesentlichen Kalziumsulfat. Kalziumsulfat ist der Stoff, der dem Gips zugrundeliegt. Somit handelt es sich hierbei um ein erwünschtes Nebenprodukt des Rauchgasreinigungsverfahrens, das aus der im Waschflüssigkeitssumpf gesammelten Waschflüssigkeit gewonnen wird. Die Kalziumsulfatteilchen werden zusammen mit der Waschflüssigkeit dem Waschflüssigkeitssumpf entnommen und dieser in einem sich anschließenden Verfahren entzogen. Das Kalziumsulfat kann dann zu verschiedenen Werkstoffen weiterverarbeitet werden, insbesondere zu Bauwerkstoffen.
Ein Problem bei der Gewinnung von Kalziumsulfat besteht darin, dass bei der Reaktion der Waschflüssigkeit mit dem Rauchgas nicht nur Kalziumsulfat, sondern auch unerwünschte Nebenprodukte wie beispielsweise Sulfite, insbesondere Kalziumsulfit entstehen, die das Kalziumsulfat verunreinigen und somit die Qualität des Nebenproduktes mindern. Im Falle der Verwendung von Seewasser als Waschflüssigkeit entstehen entsprechend der gelösten alkalischen Stoffe Sulfite als unerwünschte Nebenprodukte. Bei der Rauchgasreinigungsvorrichtung gemäß DE 295 17 698 wird das gebildete Sulfit im Absorbersumpf oxidiert. Die Schwefeldioxidabscheidung erfolgt hierbei nicht durch Zusatz von Erdalkalien, sondern durch Hydrogencarbonat. Auch bei diesem Prozeß wird Sulfit gebildet.
Um den Anteil dieser unerwünschten Sulfite in der in dem Waschflüssigkeitssumpf vorhandenen Waschflüssigkeit beziehungsweise bei der Verwendung von Seewasser als Waschflüssigkeit im Abwasser zu verringern, wird in der US-A-4 539 184 vorgeschlagen, in zumindest einem Bereich des Waschflüssigkeitssumpfes Sauerstoff in Form von Luft oder dergleichen einzubringen, um dort vorhandene Kalziumsulfite zu Kalziumsulfat zu oxidieren.
Auch die CA-A-2 135 430 beschreibt eine Rauchgasreinigungsvorrichtung mit einer im Waschflüssigkeitssumpf vorgesehenen Oxidationseinrichtung in Form eines horizontal angeordneten Gitters bestehend aus Sauerstoffzuführleitungen mit entsprechenden Öffnungen, durch die Sauerstoff in die im Waschflüssigkeitssumpf gesammelte Waschflüssigkeit eingeleitet werden kann. Das horizontale Gitter ist derart in dem Waschflüssigkeitssumpf positioniert, dass dieser in zwei Bereiche unterteilt wird.
Gattungsgemäße Rauchgasreinigungsvorrichtungen sind als Wäscher bekannt und sind oftmals als Wäscherturm ausgebildet. Der Wäscherturm weist in der Regel wenigstens einen unteren Einlass für das ungereinigte Rauchgas auf, unterhalb des Rauchgaseinlasses einen Sumpf für ein Absorbens, oberhalb des Rauchgaseinlasses eine Einheit, mit der das Absorbens in das eintretende Rauchgas gesprüht wird, sowie einen im oberen Bereich des Wäscherturms angeordneten Auslass für das gereinigte Rauchgas. Das Absorbens ist in der Regel flüssig und enthält beispielsweise Kalziumkarbonat, welches mit den Oxiden des Schwefels reagiert, wobei Kalziumsulfit sowie Kalziumsulfat (Gips) gebildet wird. Es kommen auch Verfahren zum Einsatz, die als Absorbens Seewasser verwenden. Seewasser enthält neben alkalischen Stoffen insbesondere Hydrogenkarbonat, welche ebenfalls mit den Schwefeloxiden reagieren. In den vorbeschriebenen kalkbasierten Verfahren fällt üblicherweise eine große Menge an Gips an, der bei hinreichender Reinheit nicht entsorgt werden muß, sondern einer weiteren Verwertung, zum Beispiel in der Baustoffindustrie, zugeführt werden kann. Dazu ist es jedoch erforderlich, dass der Sulfitanteil gegenüber dem Sulfatanteil möglichst gering ist. Dies gilt auch bei der Verwendung von Seewasser als Absorbens, bei diesem Verfahren fällt kein Gips an. Zu diesem Zweck wird dem verbrauchten Absorbens Sauerstoff zugeführt, so dass ein möglichst hoher Anteil an Sulfiten zu Sulfaten weiteroxidiert wird.
Im Stand der Technik ist es bislang üblich, Sauerstoff in das Absorbens einzubla- sen und zugleich eine Umwälzung des Absorbens vorzunehmen, so dass eine möglichst gute Durchmischung des Absorbens mit Sauerstoff und eine Sulfatbildung unterstützt wird. Dieser Vorgang ist jedoch verbesserungswürdig.
Die Erfindung schlägt als L ö s u n g vor, eine gattungsgemäße Belüftungsvorrichtung für eine Rauchgasreinigungsvorrichtung in einem Belüftungsbereich mit wenigstens einem Plattenbelüfter zu versehen, der in ein im Belüftungsbereich angeordnetes, fluides Absorbens eingetaucht ist.
Bei dem Absorbens handelt es sich um das aus der Absorbtionsreaktion abgeleitete, im wesentlichen verbrauchte fluide Absorbtionsmittel, ggf. gemischt mit frischem Absortionsmittel. Der Plattenbelüfter erlaubt es, das Oxidans, beispielsweise Luft, über einen vergrößerten Bereich dem Absorbens zuzuführen. Hierdurch kann eine Beschleunigung der Sulfatbildung sowie ein höherer Wirkungsgrad erreicht werden. Theoretisch können Sulfitrestwerte von kleiner als etwa 1 ,5 Gew.-%, insbesondere kleiner als etwa 1,0 Gew.-% erreicht werden. Angestrebt ist eine vollständige Oxidation. Das rückfließende Seewasser hat dann eine Qualität, die den gängigen Umweltvorschriften entspricht. Der Belüftungsbereich ist ein Teil der Belüftungsvorrichtung, in dem das Absorbens mit dem Oxidans in Kontakt gebracht werden kann. Die Belüftungsvorrichtung kann beispielsweise als Teil des Sumpfes, als Sumpf insgesamt, als separates Gefäß oder Becken oder dergleichen ausgebildet sein. Im letzteren Fall steht das Becken beziehungsweise das Gefäß fluidtechnisch mit dem Sumpf des Wäscherturms in Verbindung. Der Plattenbelüfter kann beispielsweise durch Platten gebildet sein, die einen Hohlraum aufweisen, der mit einer Oxidansquelle in fluidtechnischer Verbindung steht. Die Oberfläche einer Platte des Plattenbelüfters ist mit wenigstens einer Öffnung versehen, durch die das Oxidans in das Absorbens eintreten kann. Das Oxidans ist oft gasförmig und wird durch die Öffnung in das Absorbens eingeblasen. Der Plattenbelüfter kann mehrere Platten dieser Art aufweisen, die beispielsweise gestapelt oder dergleichen angeordnet sein können. Vorzugsweise sind die Platten mit einer gemeinsamen Oxidansquelle strömungstechnisch verbunden.
Gemäß der Erfindung wird Seewasser als Absorbens verwendet. Durch die Verwendung von Seewasser als Absorbens können die Kosten weiter reduziert werden. Insbesondere ist dies vorteilhaft für Anlagen, die im Bereich der Küsten installiert sind, bei denen also Seewasser kostengünstig bereitgestellt werden kann.
In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Belüftungsbereich durch ein fluidtechnisch mit einem Sumpf der Rauchgasreinigungsvorrichtung in Verbindung stehendes Belüftungsbecken gebildet ist. Dies erlaubt es vorteilhaft, auch nach dem Wäscher eine Belüftungsvorrichtung separat auszubilden, so dass beide Vorrichtungen voneinander unabhängig für ihre bestimmungsgemäße Aufgabe optimal ausgebildet werden können. Es braucht beispielsweise die Belüftungsvorrichtung hinsichtlich ihrer Abmessungen nicht an die Abmessungen des Wäscherturms angepasst zu werden, dessen Abmessungen durch seinen bestimmungsgemäßen Betrieb als Wäscherturm fest vorgegeben sind. Durch die optimale Ausgestaltungsmöglichkeit des Belüftungsbeckens kann der Wirkungsgrad weiter erhöht werden. Darüber hinaus kann die Belüftungsvorrichtung nach strömungstechnischen Gesichtspunkten optimiert werden, um einen Energieaufwand für eine Strömungserzeugung zu reduzieren. Die Verbindung zwischen Sumpf und Belüftungsbecken kann beispielsweise durch eine Rohrleitung oder dergleichen gebildet sein. Es kann aber auch ein gemeinsames Becken gebildet sein, welches Sumpf und Belüftungsbecken zugleich bildet, wobei der Belüftungsbereich des Belüftungsbeckens außerhalb des Sumpfbereiches angeordnet ist. Beide können darüber hinaus durch eine Öffnung strömungstechnisch in Verbindung stehen.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass sich die Plattenbelüfter im wesentlichen über den gesamten Belüftungsbereich erstrecken. Dies erlaubt es, das Belüftungsbecken hinsichtlich seiner Abmessungen so klein wie möglich auszugestalten. Kosten können eingespart werden. Gemäß einer Weiterbildung weist die Belüftungsvorrichtung eine Umwälzeinheit für das Absorbens auf. Mit der Umwälzeinheit kann eine zusätzliche Erhöhung der Wirkung der Belüftungsvorrichtung erreicht werden. Durch das Umwälzen des Absorbens kann zudem eine erhöhte Oxidansmenge in das Absorbens eingeführt werden, so dass eine Beschleunigung der Reaktion erreicht werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Plattenbelüfter und die Umwälzeinheit einstückig ausgebildet sind. Auf diese Weise können separate Einheiten eingespart werden. So können beispielsweise an den Platten Umwälzpumpen oder dergleichen vorgesehen sein. Der Verfahrensablauf kann weiter optimiert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Umwälzung auch durch eine strömungstechnische Anordnung der Plattenbelüfter, Strömungshindernisse/Einbauten und/oder Gaseinblasung, erzeugt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Plattenbelüfter an einem Gitter angeordnet ist. Die Anordnung an einem Gitter erlaubt es, die Plattenbelüfter auf einfache Weise im Belüftungsbecken anzuordnen. Das Gitter hält die Plattenbelüfter in ihrer vorgesehenen Stellung, so dass sie ihre bestimmungsgemäße Funktion optimal wahrnehmen können. Das Gitter kann beispielsweise durch Rohrleitungen gebildet sein, durch die das Oxidans den einzelnen Platten des Plattenbelüfters zugeleitet werden kann. Auf diese Weise wird zugleich eine einfache und bequeme Speisung der Platten des Plattenbelüfters mit dem Oxidans erreicht.
Mit der Erfindung wird ferner ein Plattenbelüfter für die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung vorgeschlagen, wobei der Plattenbelüfter im wesentlichen tellerförmig ausgebildet ist. Die Tellerform erlaubt neben einer einfachen Herstellung des Plattenbelüfters die Erzeugung einer möglichst großen Oberfläche, die mit dem Absorbens in Kontakt gebracht werden kann. Darüber hinaus eignet sich die Tellerform hervorragend für die Ausbildung eines gestapelten Aufbaus oder dergleichen, so dass eine kompakte Bauform bei zugleich hoher Kontaktfläche mit dem Absorbens erreicht werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Plattenbelüfter im wesentlichen oval ausgebildet ist. Durch die ovale Form kann unter Berücksichtigung strömungstechnischer Gesichtspunkte erreicht werden, dass das Belüftungsbecken hinsichtlich seiner Abmessungen wie beispielsweise Höhe, Breite oder Länge reduziert ausgebildet werden kann. Kosten können weiter eingespart werden. Alternative Formen wie rund, eckig usw. liegen im Rahmen der Erfindung.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Plattenbelüfter eine perforierte Membran aufweist. Die perforierte Membran erlaubt es, eine Vielzahl von Öffnungen, Poren oder Schlitzen vorzusehen, durch die das Oxidans in das Absorbens eingeführt werden kann. Die Membran kann beispielsweise aus einem Kunststoff oder dergleichen gebildet sein, in dem entsprechende Öffnungen vorgesehen sind. Eine hohe Anzahl von Öffnungen kann erreicht werden. Darüber hinaus erlaubt die Ausgestaltung in Form einer Membran, dass die Öffnungen hinsichtlich ihres Durchmessers optimal an den bestimmungsgemäßen Betrieb ange- passt sein können. Der Wirkungsgrad der Belüftungsvorrichtung kann insgesamt weiter verbessert werden.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist die Membran austauschbar. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn einzelne oder eine Vielzahl von Poren zugesetzt sind oder eine Beschädigung der Membran vorliegt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass nicht der gesamte Plattenbelüfter ausgetauscht werden muss, sondern lediglich die Membran am Plattenbelüfter. Kosten können weiter eingespart werden.
Mit der Erfindung wird ferner eine Membran für einen erfindungsgemäßen Plattenbelüfter vorgeschlagen, der Poren für ein fluides Oxidans aufweist. Vorzugsweise sind die Poren hinsichtlich Anzahl und Durchmesser derart gewählt, dass eine optimale Wirkung des Oxidans in dem Absorbens erreicht werden kann. In möglichst kurzer Zeit soll ein Großteil des vorhandenen Sulfit-Anteils zu Sulfat weiteroxidiert sein. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Membran ein bis 10 Poren pro cm2 aufweist. Natürlich hängt die Anzahl der Poren auch vom Durchmesser der Poren ab, welcher wiederum an die Viskosität des Oxidans und des Fluids an- gepasst sein soll. Das Vorsehen von Poren erlaubt ein industrielles Herstellen der Membran, wobei hohe Qualitätsanforderungen erreicht werden können. Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Poren im Mittel einen Durchmesser von etwa 0,1 bis 1 ,5 mm, vorzugsweise von etwa 0,25 bis 0,9 mm, besonders bevorzugt von etwa 0,4 bis 0,8 mm aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass diese Porengröße dazu geeignet ist, die Zuführung des Oxidans in das Ab- sorbens zu optimieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Membran anstelle von Poren oder zusätzlich zu Poren wenigstens einen Schlitz aufweist. Mit dem Schlitz können beispielsweise Gasblasen im Absorbens erzeugt werden, die zugleich in vorgebbarer Weise eine Umwälzung bewirken. Besonders vorteilhaft ist diese Ausgestaltung in Kombination mit Poren, so dass durch die Poren beispielsweise kleine, sehr fein verteilte Gasblasen erzeugt werden, die aufgrund ihrer Größe nur einen sehr geringen Auftrieb im Absorbens erfahren, wohingegen die durch einen Schlitz erzeugten Gasblasen einen hohen Auftrieb bewirken und aufgrund ihres Aufsteigens ein Mitführen des Absorbens in eine gewünschte Richtung bewirken. Die Wirkung der Belüftungsvorrichtung kann weiter verbessert werden.
Gemäß einem weiteren Vorschlag ist die Membran aus EPDM (Ethylen-Propylen- Dienmomomeren-Membran) gebildet. Eine Membran aus diesem Werkstoff zeichnet sich durch eine hohe Robustheit aus, so dass Wartungen reduziert werden können. Darüber hinaus kann erreicht werden, dass unerwünschte Ablagerungen im Bereich der flexiblen Membran reduziert sind. Der Betrieb der Belüftungsvorrichtung kann weiter optimiert werden. Auch Silikon oder andere, geeignete Kunststoffe sind einsetzbar.
Mit der Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Belüften eines Absorbens in einer erfindungsgemäßen Belüftungsvorrichtung vorgeschlagen, wobei dem in einem Belüftungsbereich der Belüftungsvorrichtung angeordneten, flüssigen Absorbens mittels eines in dem Absorbens eingetauchten, erfindungsgemäßen Plattenbelüf- ters ein gasförmiges Oxidans zugeführt wird, wobei im Absorbens das Oxidans enthaltende Gasblasen gebildet werden, deren mittlerer Durchmesser im wesentlichen kleiner als etwa 1 ,5 mm, vorzugsweise kleiner als etwa 1 ,0 mm, insbesondere kleiner als etwa 0,7- mm. ist. Es hat sich gezeigt, dass die Gasblasen im Vergleich zu bekannten Belüftungsvorrichtungen länger im Kontakt mit dem Absor- bens bleiben, da sie aufgrund ihrer Größe nur einer geringen Auftriebskraft im Ab- sorbens ausgesetzt sind. Durch die Erhöhung der Anzahl der Gasblasen kann bei gleicher Oxidansmenge eine Oberflächenvergrößerung des Oxidans mit dem Ab- sorbens erreicht werden, so dass eine Reaktion im gewünschten Sinne beschleunigt und mit einem hohen Wirkungsgrad erreicht werden kann.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass mittels eines Schlitzes des Plattenbelüfters Gasblasen erzeugt werden, die eine Umwälzung des Absorbens bewirken. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass in dem Absorbens eine Strömung erreicht wird, wobei sich die Strömung vorzugsweise derart ausbildet, dass ein möglichst großer Anteil des Absorbens mit dem Oxidans in Kontakt gebracht werden kann. Auf diese Weise kann auch der Teil des Absorbens erreicht werden, der nicht unmittelbar mit dem Plattenbelüfter in Kontakt steht.
Ferner wird vorgeschlagen, dass als Oxidans im wesentlichen Sauerstoff, Luft oder ein sauerstoffenthaltendes oder bei Einführen in das Absorbens Sauerstoff freisetzendes Gas oder Gasgemisch verwendet wird.
Weitere Merkmale und Vorteile können der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels entnommen werden. Im wesentlichen gleichbleibende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner wird bezüglich gleicher Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in Fig. 1 verwiesen. Die Zeichnungen sind Schemazeichnungen und dienen nur der Erläuterung des folgenden Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht in teilweise geschnittener Darstellung einer Rauchgasreinigungsvorrichtung mit einer Belüftungsvorrichtung gemäß der Erfindung sowie einem Wäscherturm,
Fig. 2 schematisch ausschnittsweise ein Blockschaltbild für die Rauchgas-
. . reinigungsvorrichtung gemäß Fig. 1 , Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Belüftungsbecken der erfindungsgemäßen
Belüftungsvorrichtung mit an einem Gitter angeordneten Plattenbe- lüftern und
Fig. 4 in vergrößerter Darstellung ein Gitterausschnitt mit Plattenbelüftern gemäß der Erfindung.
In Fig. 1 ist perspektivisch in teilweise aufgeschnittener Darstellung eine Rauch- gasreinigungsvorrichtung 10 dargestellt, die einen Wäscherturm 20 sowie eine Belüftungsvorrichtung 12 aufweist. Der Übersichtlichkeit halber sind der Zuführbereich des zu reinigenden Rauchgases sowie der Abführbereich nicht dargestellt. Der Wäscherturm 20 weist in seinem unteren Bereich einen Sumpf 18 auf, in dem ein Absorbens, im vorliegenden Fall Seewasser, angeordnet ist. Zum Seewasser können noch weitere Stoffe hinzugefügt sein, um die Wirkungsweise der Rauch- gasreinigungsvorrichtung 10 zu verbessern. Neben dem Wäscherturm 20 strömungstechnisch in Verbindung mit dem Sumpf 18 sind Pumpen 28 angeordnet, die über Leitungen 24 das Absorbens zu einem Eindüsbereich 26 innerhalb des Wäscherturms 20 führen. Dort wird über nicht näher dargestellte Düsen das Absorbens in Gegenströmung in das den Wäscherturm 20 von unten nach oben durchströmende Rauchgas eingedüst. Dabei werden unerwünschte chemische Bestandteile im Rauchgas ausgewaschen und/oder chemisch gebunden. Das ein- gedüste Absorbens sammelt sich wieder im Sumpf 18. Fig. 2 zeigt die Rauchgas- reinigungsvorrichtung 10 gemäß Fig. 1 in einer schematischen Blockdarstellung.
Aus diesem Grund steht der Sumpf 18 mit einem Belüftungsbecken 14 einer Belüftungseinrichtung 12 strömungstechnisch über einen Durchlass 32 in Verbindung. Im Belüftungsbecken 14 ist ein Gitter 34 mit Plattenbelüftern 16 im Absorbens eingetaucht angeordnet. Das Belüftungsbecken 14 weist eine Breite von etwa 20 m und eine Länge von etwa 70 m auf (Fig. 3). Am Gitter 34 sind die einzelnen Plattenbelüfter 16 angeordnet und werden über dieses mit Luft als Oxidans versorgt. In der vorliegenden Ausgestaltung weist jedes Gitter 34 eine Länge von etwa 9 m auf, wobei an jedem Gitter 34 Plattenbelüfter 16 in Stapelbauweise angeordnet sind (Fig. 4). Jeder Plattenbelüfter 16 ist im wesentlichen tellerförmig und oval ausgebildet. Dabei ist die große Halbachse der ovalen Erstreckung etwa parallel zur Flüssigkeitsoberfläche des Absorbens ausgerichtet. In der vorliegenden Ausgestaltung beträgt die Abmessung der großen Halbachse etwa 0,7 m und die kleine Halbachse etwa 0,2 m. Die Dicke des Plattenbelüfters 16 liegt bei etwa 0,02 m. Am Gitter 34 sind die Plattenbelüfter 16 im Abstand von etwa 0,1 m angeordnet. Aus einer nicht näher dargestellten Oxidansquelle wird über Leitungen 30 dem Gitter 34 Luft als Oxidans zugeführt. Diese strömt über die Gitter 34 in die Plattenbelüfter 16 und tritt dort durch eine nicht näher dargestellte Membran in das Ab- sorbens aus. Hierdurch wird eine gute Versorgung des Absorbens mit Oxidans erreicht.
Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend.
Bezuqszeichenliste
10 Rauchgasreinigungsvorrichtung
12 Belüftungsvorrichtung
14 Belüftungsbecken
16 Piattenbelüfter
18 Sumpf
20 Wäscherturm
22 Membran
24 Leitung
26 Eindüsbereich
28 Pumpe
30 Leitung
32 Durchlass
34 Gitter

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Belüftungsvorrichtung (12) für eine Rauchgasreinigungsvorrichtung (10), g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Belüftungsbereich mit wenigstens einem Plattenbelüfter (16), der in ein im Belüftungsbereich angeordnetes fluides Absorbens, nämlich Seewasser, eingetaucht ist.
2. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsbereich durch ein fluidtechnisch mit einem Sumpf (18) der Rauchgasreinigungsvorrichtung (10) in Verbindung stehendes Belüftungsbecken (14) gebildet ist.
3. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsbecken ein nach dem Absorber angeordnetes Nachbelüftungsbecken ist.
4. Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Plattenbelüfter (16) im wesentlichen über den gesamten Belüftungsbereich erstreckt.
5. Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Umwälzeinheit für das Absorbens.
6. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenbelüfter (16) und die Umwälzeinheit einstückig ausgebildet sind.
7. Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 adurch gekennzeichnet, dass der Plattenbelüfter (16) an einem Gitter (34) angeordnet ist.
8. Plattenbelüfter für eine Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenbelüfter (16) im wesentlichen tellerförmig ausgebildet ist.
9. Plattenbelüfter nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Platten- belüfter (16) im wesentlichen oval ausgebildet ist.
10. Plattenbelüfter nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine perforierte Membran (22).
11. Plattenbelüfter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (22) austauschbar ist.
12. Membran für einen Plattenbelüfter (16) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , gekennzeichnet durch Poren für ein fluides Oxidans.
13. Membran nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren im Mittel einen Durchmesser von etwa 0,1 bis 1 ,5 mm, vorzugsweise von etwa 0,25 bis 0,9 mm, besonders bevorzugt von etwa 0,4 bis 0,8 mm aufweisen.
14. Membran nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Häufigkeit der Poren in einem Bereich von etwa 1 bis 10 Poren pro cm2 liegt.
15. Membran nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (24) anstelle von Poren oder zusätzlich zu Poren wenigstens einen Schlitz aufweist.
16. Membran nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (22) aus EPDM gebildet ist.
17. Verfahren zum Belüften eines Absorbens in einer Belüftungsvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem in einem Belüftungsbereich der Belüftungsvorrichtung (12) angeordneten, flüssigen Absorbens, Seewasser, mittels eines in dem Absorbens eingetauchten Plattenbelüfters (16) nach einem der Ansprüche 7 bis 10 ein gasförmiges Oxidans zugeführt wird, wobei im Absorbens das Oxidans enthaltende Gasblasen gebildet werden, deren mittlerer Durchmesser im wesentlichen kleiner als etwa 1 ,5 mm, vorzugsweise kleiner als etwa 1 ,0 mm, insbesondere kleiner als etwa 0,7 mm ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Schlitzes des Plattenbelüfters (16) Gasblasen erzeugt werden, die eine Umwälzung des Absorbens bewirken.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen die durch die Schlitze erzeugten Gasblasen eine Strömung des Absorbens im Belüftungsbecken (14) bewirken.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidans im wesentlichen Sauerstoff, Luft oder ein sauerstoffenthaltendes oder bei Einführen in das Absorbens Sauerstoff freisetzendes Gas oder Gasgemisch verwendet wird.
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