SE511332C2 - Rökgasrenare - Google Patents

Description

511 332 2 utan vätskan kan cirkulera mellan avdelningarna. Rökgaserna suges först in i tanken och bringas då att träffa vätskan i den första avdelningen i denna, som är sugsidan, och ledes därefter över till den andra avdelningen i denna, som är trycksidan, där rökgaserna fortsatt får träffa vätskan för att sedan ledas ut till atmosfären. För att åstadkomma tryck resp. sug är tanken alltså uppdelad i minst två avdelningar, varvid en pump först suger rökgaserna genom den ena avdelningen och sedan trycker dessa genom den andra avdelningen. Det rör sig härvid om att åstadkomma rening av mycket stora rökgasmängder och små tryck med utnyttjande av en mindre mängd energi än den, som kan vinnas hos förbränningsanläggningen.

Denna kända rökgasrenare bygger på den uppfattningen, att rökgaserna skall komma i så vidsträckt kontakt med vätskan som möjligt. Man hade därvid bl.a. förlitat sig på att skvalp i tanken skulle vara fördelaktigt för detta och för detta ändamål var de två avdelningarna alltså i strömningskontakt med varandra vid bottnen genom en väl tilltagen öppning mellan avdelningarna.

Ur reningssynpunkt fungerade denna rökgasrenare relativt bra men det visade sig dock att skvalpet, som gav upphov till regelbundet växlande höjningar och sänkningar av vattennivåerna i avdel- ningarna, ledde till att tryckförändringarna särskilt pà sugsidan inte kunde utjämnas av pumpen utan kom att påverka trycket i för- bränningsanläggningen i negativ riktning. Sålunda blev följden att förbränningen störande puffar kom att uppträda.

I och för sig kan man kompensera för dylika skvalp och därav följande tryckväxlingar pà olika sätt, men sådan kompensation kräver speciell reglerteknik och kraftfulla rökgaspumpar, vilket skulle medföra att rökgasrenaren blev alldeles för dyr båda att framställa och att driva och därför inget ekonomiskt alternativ till övrig avgasrening, som finns idag. Vad man strävar efter är att komma fram till en rökgasrening, där reningsgraden är hög och effektåtgången för att nå denna är liten. 511332 3 Föreliggande uppfinning syftar till att åstadkomma en sådan rökgasrenare med hög reningsgrad och liten effektàtgång. Detta syfte uppnås genom en rökgasrenare av i kraven angivet slag, av vilka även det, som särskilt kännetecknar uppfinningen, framgår.

Uppfinningen beskrives närmare i det följande i anslutning till bifogade ritningar på vilka FIG. 1 är en schematisk vy uppifrån av en uppvärmningsan- läggning utrustad med en rökgasrenare enligt uppfinningen, FIG. 2 är ett schematiskt längdsnitt genom en rökgasrenare enligt uppfinningen, samt FIG. 3 är en schematisk, delvis snittad vy av en dysa, genom vilken rökgaserna matas in i vätskan i rökgasrenaren.

I fig. 1 visas en uppvärmningsanläggning l, i vilken en rök- gasrenare enligt uppfinningen ingår. Denna anläggning 1 kan vara inrymd i en container 2, såsom visas, och omfattar en ugn 3, vari förbränningen sker, en panna 4, där värmeväxling till det värmebärande mediet sker, samt en rökgasrenare 5 enligt upp- finningen. Utanför containern 2 finns ett bränsleförråd 6, varifrån bränsle för förbränningen, t.ex. flis eller olja, matas till ugnen 3. Det häri beskrivna utförandet av rökgasrenare enligt uppfinningen är tilfämpbart vid praktiskt taget varje typ av eldningsanläggning oberoende av om denna är inrymd i en container eller anordnad på annat sätt.

Enligt uppfinningen inställes värmeväxlingen i pannan 4 så, att temperaturen på rökgaserna från denna håller omkring l20°C.

Normalt är denna temperatur icke tillräcklig för att mata ut rökgaserna så effektivt som kräves i det konventionella fallet. l20°C är emellertid en temperatur, som är klart tillräcklig för att förhindra skador på pannan 4 och på rökgasledningen från denna till rökgasrenaren 5. 1 nï munw. 511 332 4 Den i fig. 2 schematiskt visade utföringsformen av rökgasrenaren 5 enligt uppfinningen utgöres av en långsträckt, lådformad behållare 7 av t.ex. svetsad stålplåt, som uppifrån sett har rektangulär form. Tvärs genom behållaren 7 ungefär på mitten av denna sträcker sig en avskiljande mellanvägg 9, varigenom be- hållaren 7 uppdelas i två från varandra åtskilda avdelningar A resp. B.

Behållaren 7 är fylld med vatten eller annan passande vätska till en nivå 11, som ligger ungefär på två tredjedelar av behållarens 7 höjd över bottnen 8 och som är i huvudsak lika i båda av- delningarna A resp. B. För att upprätthålla en önskad vattenmängd i behållaren 7 kan icke visade nivåavkännings- och vattenpåfyll- nings- och -avtappningsorgan vara anordnade. Likaså kan anord- ningar för tillförsel av olika kemikalier till vattnet förekomma.

I de två avdelningarna A och B sträcker sig väggar eller skott ll - 14 nedåt mot vattennivån ll till ungefär en tredjedel av avståndet till denna. Skotten 11 - 14, som sträcker sig tvärs över behållaren 7, visas i fig. 2 vara två i varje avdelning A, B, men detta antal kan variera i beroende av t.ex. behållarens 7 storlek och form. Vid skottens ll - 14 nedre kanter är svängbara vingar 15 - 18 fastsatta, vilka har en bredd motsvaran- de ungefär en tredjedel av avståndet mellan locket 10 och vattenytan 11. När vingarna 15 - 18 hänger rakt nedåt är det en fri passage för rökgasströmning mellan vingarnas 15 - 18 nedre kanter och vattenytan 11 uppgående till ungefär en tredjedel av avståndet mellan locket 10 och vattenytan 11. Uppdelningen i tredjedelar på nämnt sätt är föredraget men dock icke kritiskt utan kan variera för olika tillämpningar.

Vingarna 15 - 18 kan bestå av plåtbitar, som är svängbart fastsatta vid skotten ll - 14 och i förekommande fall på något sätt förspända mot rökgasströmningen, såsom kommer att förklaras längre fram, eller också av t.ex. gummistycken, som i sig är fjädrande. 511 332 5 Vid den skiljeväggen 9 motstående änden av avdelningen A finns ett inlopp 19 till denna för' rökgaserna från. pannan. 4. Vid skiljeväggen 9 finns ett rökgasutlopp 20 från avdelningen A, vilket sträcker sig till en rökgaspump 21, som är elektriskt driven. Från denna pump 21 sträcker sig sedan ett rökgasinlopp 22 in till avdelningen B, vilket mynnar i en dysa 23 intill skiljeväggen 9, ett stycke under vattennivån 11. Vid den skiljeväggen.9 motstàende änden av avdelningen B finns ett utlopp 24 till atmosfären för de renade rökgaserna.

Rökgasinloppet 19, som sträcker sig genom locket 10, innefattar i det 'visade utförandet ett i. höjdled ställbart rör eller munstycke 25, som riktar rökgaserna mot vattenytan ll. Ställbar- heten av detta munstycke kan vara ordnad så, att avståndet till vattenytan 11 hàlles på ett inställt värde med hjälp av särskilda organ. För att rökgaserna skall få största möjliga kontaktyta mot vattnet ställes avståndet till vattenytan så att vattnet bringas att virvla runt och brytas upp i droppar när rökgaserna träffar vattenytan. Det har emellertid visat sig att stundtals, så pressas vattenytan undan till en skålform under munstycket 25 utan att den önskade virvelbildningen och uppbrytningen av vattnet sker. För att komma till rätta med detta problem kan ett luftinlopp 26 vara placerat i vattnet direkt under munstycket 25.

Genom att till detta inlopp 26 tillföra en i och för sig ganska ringa mängd luft under tryck bryts vattenytan under munstycket 25 upp och man får den önskade vida kontaktytan.mellan rökgas och vatten.

Genom en icke visad elektronisk regleringsutrustning är pumpen 21 styrd av tryoken dels i pannan 4 och dels i avdelningen A i behållaren 7. För att uppnå en riktig förbränning skall ett undertryck av ca 5 millimeter vattenpelare upprätthållas i pannan 4 och detta uppnås normalt om man låter pumpen 21 hålla ett undertryck av ca. 10 millimeter vattenpelare i avdelningen A i behållaren 7. Olika faktorer påverkar naturligtvis tryoken i framförallt pannan 4 men genom en riktig regleringsutrustning kan man lätt styra pumpen 21 att hålla trycket i pannan 4 vid önskad 511332 6 nivå och i beroende av denna reglering kommer trycket att hållas på en acceptabel nivå i avdelningen A i behållaren 7. Rätt tryck i pannan 4 är väsentligt för förbränningen och trycket i avdelningen A i behållaren 7 är mindre väsentligt men ligger hela tiden något under trycket i pannan 4 eftersom pumpen 21 primärt evakuerar avdelningen A i behållaren 7 och sekundärt pannan 4.

När uppvärmningsanläggningen är i drift strömmar eller suges rökgaserna vid en temperatur av omkring l20°C från pannan 4 in genom munstycket 25 till avdelningen A i rökgasrenaren 5 . Den träffar där vattenytan ll som slås upp, eventuellt med hjälp av den tryckluft, som samtidigt tillföres genom inloppet 26, och rökgaserna kommer då i kontakt med vattnet och vattenpartiklar.

Av vingarna 15 och 16 pressas rökgaserna mot vattenytan ll till kontakt med denna under framströmningen mot rökgasutloppet 20.

De svängbara vingarna 15 - 18 håller en i huvudsak jämn ström av rökgaserna genom avdelningarna genom att öka och minska genom- strömningsytan, vilket sålunda bidrager till att förhindra tryckvariationer. Samtidigt riktar de rökgaserna till kontakt med vattenytan ll.

Från avdelningen A sugs rökgaserna in i pumpen 21 och pumpas därifrån ut genom rökgasinloppet 22 in till avdelningen, B.

Rökgasinloppet 22 mynnar i dysan 23, vilken är nedsänkt ett stycke i vattnet. Rökgaserna kommer i kontakt med vattnet i avdelningen B under kraftig virvelbildning när de stiger upp genom vattnet från dysan 23. vingarna 17 och 18 pressar ner rökgasströmmen mot vattenytan innan de slutligen pressas ut genom utloppet 24 i locket 10 till atmosfären. Den virvelbildning eller turbulens, som uppstår i avdelningarna, åstadkommer också en rörelse hos hela vätskemängden, som cirkulerar runt i avdel- ningarna.

Under förflyttningen genom behållaren 7 uppdelas rökgaserna i små bubblor, ju fler och ju mindre desto bättre, som kommer i kontakt med vattnet i denna. Därigenom kyls rökgaserna och sotpartiklar och andra föroreningar i dessa fälls ut i vattnet. Rökgaserna 5.11 332 7 innehåller i runda tal 40% vattenånga, 15% koldioxid och 35% kvävgas när de kommer in i behållaren 7. Efter att ha passerat denna innehåller de mellan 6 och 15% koldioxid, varvid värdet varierar i beroende av pH-värdet hos vattnet, samt 35% kvävgas.

Vattenångan kondenseras i behållaren 7 eftersom vattnet i denna håller en temperatur under 100°C, kvävgasen är inert och naturlig och kan därför släppas ut i luften utan problem och den utsläppta koldioxiden håller fullt tolererbara värden.

För att hålla vattnets i behållaren 7 temperatur så låg som möjligt, företrädesvis icke över 37°C, kan behållaren innehålla en värmeväxlare, som dels kyler vattnet och dels möjliggör ytterligare värmeåtervinning utöver återvinningen hos pannan 4.

För att binda tungmetaller i rökgaserna bör vattnet i behållaren 7 hållas vid ett pH-värde, som överstiger 7. Detta uppnås t.ex. genom en icke visad anordning, som tillför kalk till vattnet och vars utmatning regleras genom en konventionell avkännings- anordning, som övervakar att vattnets pH-värde ligger på ett inställt värde.

De i vattnet utfällda föroreningarna sjunker till bottnen och utmatas därifrån i samband med vattenbyte i behållaren 7 eller vid annat passande tillfälle. Slammet på behållarens 7 botten kan också avlägsnas genom slamsugning.

I uppfinningen ligger att man låter rökgaserna passera en behållare med minst två avdelningar A och B, som är åtskilda från varandra vad gäller under- och övertrycken hos rökgasvägen genom behållaren 7. Genom att inte ha någon vattenförbindelse mellan avdelningarna A och B förhindrar man att någon form av själv- svängning uppstår hos vattnet. Tillräcklig turbulens hos vattnet i de olika avdelningarna A och B för att uppnå den kontaktyta mellan rökgaser och vatten, som behövs för att rökgaserna skall renas, erhålles genom den uppfinningsenliga rökgasrenaren. 511 332 8 I det i fig. 2 visade utförandet av rökgasrenaren 5 enligt uppfinningen är de två avdelningarna A och B placerade efter varandra. Man inser emellertid att de lika väl kan placeras bredvid varandra. I ett sådant utförande kan värmeväxlarorgan vara insatta i mellanväggen, något som naturligtvis är möjligt även vid utförandet enligt fig. 2, men väggytan blir då av praktiska skäl väsentligt mindre än vad fallet är, när av- delningarna A, B är placerade bredvid varandra. Värmeväxlare kan naturligtvis finnas även på andra håll i behållaren 5.

I fig. 3 visas en dysa 23 delvis snittad för utsläpp av rök- gaserna nere i vattnet, vilket visas i fig. 2. Dysan 23 består av en skàlformad del 27, som är öppen nedåt och till vilken ett rökgasrör 22 ansluter uppifrån i mitten av skålen 27. Skålens 27 kant 28 är tandad, vilket innebär att rökgaserna, som pressas ner genom röret 22, delas upp i en mängd småströmmar, som stiger upp genom vattnet mot vattenytan ll. Detta arrangemang ger en kraftig turbulens åt vattnet och rökgaserna möter en stor vattenyta. Det har emellertid visat sig att under vissa betingelser, så bildas en rökgaskudde i själva skålen, vilken dämpar turbulensen. För att råda bot på detta är en svagt skàlformad skiva 29 med välvningen uppåt mot rökgasinsläppet placerad i skålen 27 med hjälp av icke visade element. Denna skiva 29 har sin högsta punkt innanför bottnen av de tänder, som bildar skålens 27 kant 28. Att sålunda förhindra bildandet av den nämnda luftkudden med hjälp av denna skiva 29 har oväntat visat sig ge en positiv inverkan på den turbulens, som man önskar skall uppträda i samband med utsläppandet av rökgaserna i vattnet.

För att i ett exempel på uppfinningen driva en pump vid en 250 kW-panna åtgår ungefär 2 kw. Genom att i jämförelse med en konventionell anläggning sänka rökgastemperaturen från omkring 250° C till omkring 35° C genom bl.a. värmeväxling i rökgas- renaren uppnår man en energivinst om 20%, dvs. 50 kW. Denna energivinst är mer än tillräcklig för att bära kostnaderna för rökgasrenaren enligt uppfinningen. I det fall att tryckluft på 511 332 9 nämnt sätt tillföres förbrukar denna endast omkring 500 W, vilket är marginellt i detta sammanhang jämfört med vinsten.

Man inser att den beskrivna rökgasrenaren är ett av flera möjliga utföranden. Sålunda kan avdelningarna A och B kan vara anordnade på många olika sätt, t.ex. i cirkel, osv. och de kan innehålla såväl flera som färre avdelningar med flera pumpar utan att därför avvika från uppfinningen sásom den definieras i de bifogade kraven.

Claims (6)

Huv I Il' "V'\"ï' ll :1::I|l|:r'|| :nuil nun» I El lllïlillll Ilïllli lfllï: minzllm ”nuzzuz am::\|rr:::: ill l I iålli WE , ü 511 352 10 PATENTKRAV

1. Rökgasrenare (5) för rening av rökgaser från en förbränningsariläggriing (3,4) och innefattande en sluten behållare (7) med minst två avdelningar (A,B), som innehåller en vätska, varvid avdelningarna (A,B) är åtskilda från varandra genom en mellanvägg (9), en pump (21), som år anordnad att sätta den ena avdelningen (A) under undertryck och den andra avdelningen (B) under övertryck, varvid undertrycksavdelningen (A) genom ett inlopp (19,25)) rnottager rökgaserna från förbränningsanläggningen (3,4) och pumpen (26) leder över rökgaserna från undertrycksavdelningen (A) till övertrycksavdelningen (B), som år försedd med ett utlopp (24) för renade rökgaser, varvid avdelningarna (A,B) är skilda från varandra vad gäller vätskan i dessa medan en strömningsbana, som ger rökgaserna kontakt med vätskan i dessa, sträcker sig genom avdelningarna (A,B), k å. n n e- t e c k n a d av att inloppet (19,25) för rökgaserna riktar de inströmmande rökgaserna mot vätskeytan.

2. Rökgasgasrenare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att inloppet (19,25) för rökgaserna innefattar ett munstycke (25), vars avstånd till vätskeytan är inställbart.

3. Rökgasrenare enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att skott (11,l2,13,14) sträcker sig från behållarens (7) lock (10) och i riktning mot vätskeytan, i huvudsak i rät vinkel mot rökgasernas strömningsriktriing.

4. Rökgasrenare enligt laav 3, k ä n n e t e c k n a d av att skotten (1 1-14) vid deras nedre ändar är svängbara.

5. Rökgasrenare enligt något av kraven 1 - 4, k ä n n e t e c k n a d av att ett munstycke (26) för tillförsel av luft är placerat nedsänkt i vätskan under rökgasinloppet (19,25) i den första avdelningen (A). 511 352 ll

6. Rökgasrenare enligt något av kraven 1 - 5, k ä n n e t e c k n a d av att utloppet från pumpens (21) trycksida i den andra avdelningen (B) mynnar i en spridardysa (23) under vätskans nivå (11), vilken dysa (23) består av en skålformad del (27), vars öppning skall vara vänd mot vätskan och vars kant (28) år tandad, och en svagt skålfonnad skiva (29), vars välvning sträcker sig från öppning in i den skålforrnade delen (27).