散布尤其是富CO2廢氣、尤其是酸性氣體脫除單元的廢氣的設備和方法與流程

2024-04-10 22:31:05 1

本發明涉及用於散布廢氣的設備，所述廢氣尤其是富含CO2的廢氣。

背景技術：

該設備通常具有廢氣排放管(Abgaskamin)，所述廢氣排放管具有靠近底部的下區段以及與此相連接的上區段，該區段界定出所述排放管的開口，用於將廢氣排放進所述廢氣排放管周圍的氣氛中。在本發明的範疇內，此類排放管還尤其是豎管，該豎管例如在所述設備的最高配件(Ausrüstungsgegenstand)處向上引導。

在此已被證明為有問題的是，在廢氣溫度比較低的情況下，由於例如CO2含量比較高，廢氣的密度大於所述廢氣排放管周圍的氣氛中的空氣的密度。因此存在以下問題，CO2或具有相應密度的其他廢氣在從所述廢氣排放管排出後重新下降，並且例如可以進入周圍的設備元件的進氣衝程(Ansaugtrakt)內。這尤其是在低溫空氣分離設備的情況下是成問題的，其中在所吸入的待分離的空氣中的CO2含量通常不得高於例如500ppm。此外，高的CO2含量還會對附近平臺上的工作造成不利影響。

技術實現要素：

因此，本發明基於如下目的，改進前述類型的設備，從而改進廢氣的散布或擴散，並且降低所述設備直接周圍的廢氣下沉的風險。

該問題是通過根據本發明的設備實現的。下面描述本發明的有利的實施方案。

根據本發明，所述設備被設計為，將廢氣導入所述廢氣排放管的下區段，其中所述設備另外具有用於提高廢氣的浮升力(Auftrieb)的裝置， 其中所述裝置優選根據一個實施方案被設計為，在所述廢氣排放管的下區段內提供具有密度的廢氣和/或使得該下區段內的廢氣的密度降低，從而通過所述開口排出的廢氣能夠升高進入周圍的氣氛。為此，廢氣的所述密度下降至周圍空氣的密度以下。

與標準系統不同，該標準系統例如通過布置在廢氣氣流周圍的火焰或火苗來改善廢氣在所述廢氣排放管的上端的散布或擴散，本發明優選使用用於提高尤其是富含CO2的廢氣的浮升力的裝置，其在所述廢氣排放管的下區段內發揮浮升作用或者在此提供密度小於周圍氣氛中的空氣的密度的廢氣。

根據本發明的一個實施方案，基於所述排氣管延伸的垂直線，所述廢氣排放管的下區段是所述廢氣排放管的下半部分，優選為所述廢氣排放管的下三分之一，更優選為所述廢氣排放管的下四分之一，更優選為所述廢氣排放管的下五分之一，更優選為所述廢氣排放管的下六分之一，更優選為所述廢氣排放管的下七分之一，更優選為所述廢氣排放管的下八分之一，更優選為所述廢氣排放管的下九分之一，更優選為所述廢氣排放管的下十分之一。

此外，在本發明的範疇內，尤其是富含CO2的廢氣理解為CO2含量為至少25體積％的廢氣。

在所述用於提高廢氣浮升力的裝置在所述廢氣排放管的下區段內的布置方面，或者在提高所述廢氣排放管的下區段內的浮升力方面表明，由此即使在風比較小或者甚至無風的情況下以中等能耗使例如富含CO2的廢氣充分地散布在周圍的氣氛中。在此表明，所述裝置在所述廢氣排放管底部附近的定位或作用還使得廢氣能夠在所述廢氣排放管的開口處很好地混合或均勻化，這對於低能耗是重要的。

根據本發明的一個優選的實施方案，所述裝置具有熱交換器，所述熱交換器被設計為，將熱載體的熱量傳導到廢氣或者廢氣的支流，其中 所述熱交換器優選與所述廢氣排放管的下區段處於通流連接，從而可將藉助所述熱交換器加熱的廢氣導入所述廢氣排放管的下區段內。

所述在熱交換器內引導用於加熱同樣在其中引導的廢氣的熱載體優選為水蒸汽，其在所述熱交換器內在加熱廢氣時尤其是發生凝結。作為用於加熱的替代性介質，還可以使用其他熱的介質，例如熱廢氣、蒸鍋水、熱廢水、熱甲醇等。

根據本發明的一個優選的實施方案，所述用於提高浮升力的裝置此外還具有通向所述廢氣排放管的下區段的管路，用於將水蒸汽導入所述廢氣排放管內(所謂的蒸汽噴射)，使得廢氣與水蒸汽混合。在此所述設備可具有用於產生或提供水蒸汽的裝置，所述裝置可與所述管路處於或形成流通連接。但是水蒸汽也可以在所述設備外部產生，並且例如經由相應的管路被引導至所述設備。此外，所述用於產生或提供水蒸汽的裝置也可以供應上述熱交換器。在此，除了所述熱交換器以外，還可以存在將水蒸汽直接導入廢氣排放管的導入管路，例如用作回落平面(Rückfallebene)，但或者用作唯一的用於加熱廢氣的裝置(例如在不存在熱交換器的情況下)。

根據一個特別優選的實施方案，所述根據本發明的設備具有上述熱交換器，此外還額外地配置為如上所述將水蒸汽導入所述廢氣排放管的下區段。已經表明，這尤其是對於富含CO2的廢氣而言能夠實現廢氣的可靠的擴散。

在此，在本發明的一個優選的實施方案中，水蒸汽持續地出現在所述熱交換器的一側，而廢氣則在旁路管路中繞過所述熱交換器。由此，所述熱交換器持續地保持熱度，並且在需要時將熱量立即用來加熱廢氣。在本發明的一個替代性的實施方案中，持續地引導廢氣通過所述熱交換器，並且只有在需要加熱廢氣時才引導水蒸汽通過所述熱交換器。

此外，根據本發明的一個實施方案，所述設備具有酸性氣體脫除單元，所述單元被配置為，將CO2從氣流中分離出來，其中所述廢氣含有分離出的CO2或者其中的至少一部分。

所述酸性氣體脫除單元優選被設計為，(例如藉助物理或化學洗滌)將CO2從氣流中分離出來，其中(在物理洗滌的情況下)優選使用含甲醇的洗滌劑。所述酸性氣體脫除單元還可使用其他洗滌劑(例如含氨的洗滌劑)或者其他用於分離CO2的方法。

此外，根據本發明的一個實施方案，所述用於提高浮升力的裝置具有優選被布置在所述廢氣排放管底部或者優選被布置在所述廢氣排放管下區段內的燃燒器，所述燃燒器被設計為，優選在所述廢氣排放管的下區段內使得燃料在導入空氣或者不導入空氣的情況下燃燒，從而加熱被導入所述廢氣排放管內的廢氣。

此外，根據本發明的一個實施方案的用於提高浮升力的裝置可以具有通向所述廢氣排放管的下區段的管路，用於將燃燒氣體導入所述廢氣排放管內，使得廢氣與煙氣混合。此外，所述設備可以具有用於產生或提供燃燒氣體的裝置，例如燃燒燃料的燃燒器，其與所述管路處於或形成通流連接。所使用的燃燒氣體也可以在所述設備外部產生，並且例如經由相應的管路被引導至所述設備。

此外，根據本發明的一個實施方案的所述用於提高浮升力的裝置可以具有電加熱裝置，所述電加熱裝置被設計為，加熱廢氣或者廢氣的支流。該加熱裝置可以布置在所述廢氣排放管的上遊或者在所述廢氣排放管內。其優選布置在所述蒸汽噴射裝置上遊。

最後，本發明的另一方面還涉及用於散布優選富含CO2的廢氣的方法，其中所述方法優選使用在此所述的根據本發明的設備，其中在所述方法中，將廢氣導入所述廢氣排放管的下區段內，藉助所述用於提高浮升力的裝置提高廢氣的浮升力，並且廢氣經由所述廢氣排放管的開口被排出進入所述廢氣排放管周圍的氣氛。

根據所述方法的一個實施方案，所述裝置(即尤其是熱交換器、燃燒器、加熱裝置和/或蒸汽噴射裝置，參見上文)是依據天候條件、尤其是依據周圍環境的風(尤其是風速和/或風向)、溫度、降水和/或天氣情況來調控。這些參數例如在所述設備的預先確定的環境中加以測量，例如在廢氣排放管處。

根據所述方法的另一個優選的實施方案，在所述廢氣排放管的底部僅僅實施一部分密度下降，而另一部分則例如通過燃燒器或者燃燒器系統或者蒸汽噴射裝置(例如參見上文)在更靠近所述廢氣排放管的出口或開口處進行(尤其是在所述開口附近或者在所述廢氣排放管的開口)。

本發明在此示例性地尤其是以富含CO2的廢氣為例進行了闡述，但是也可以應用於其他廢氣組合物。

附圖說明

對於下面的本發明的實施方案的附圖說明藉助附圖闡述本發明的其他特徵和優點。其中：

圖1為根據本發明的設備或根據本發明的方法的示意性圖示。

具體實施方式

圖1所示為用於散布廢氣A的設備1，其中所述廢氣A優選為富含CO2的廢氣A。

為了影響CO2或廢氣A的散布或擴散，根據本發明目的在於，提高廢氣A的浮升力，其中該措施根據本發明優選在所使用的廢氣排放管100的下區段100a內進行。

廢氣A的浮升力取決於廢氣A與周圍氣氛的氣體或空氣之間的密度差。因此，根據本發明，廢氣A的密度要下降至周圍空氣的密度以下，從而使廢氣A獲得浮升力，這優選允許廢氣A達到足夠的高度，在該高度上，垂直於浮升力方向的空氣運動實現廢氣A的有效擴散。

具體而言，根據本發明的用於散布廢氣A的設備1具有沿著垂直的縱軸z延伸的廢氣排放管100，其沿著縱軸z的高度優選大於垂直於所述縱軸z的所述廢氣排放管的內直徑。所述廢氣排放管例如可以具有50m至200m的範圍內的高度以及例如0.5m至5m的範圍內的內直徑。

所述廢氣排放管100具有沿著所述縱軸7環繞的壁102，其由所述廢氣排放管100的底部101延伸至所述廢氣排放管100的上端，在此處設置有開口103，用於排出所述廢氣A。所述廢氣排放管100基於縱軸z具有下區段100a，其過渡到上區段100b，其中所述上區段100b構成或界定出相應的開口103。

根據本發明，所述設備1現在根據一個實施方案被設置為，將所述廢氣A通過管路11以及可設置在壁102上的給進點13導入所述廢氣排放管100的下區段100a內，其中所述設備1另外具有裝置2，其被設計為在下區段100a內為廢氣A提供相對於周圍空氣提高的浮升力和/或提高廢氣A在此處相對於空氣的浮升力。

所述裝置2優選為此根據圖1具有與所述管路11處於通流連接的熱交換器12，從而將來自廢氣源10的廢氣A通過所述管路11和所述熱交換器12以及所述給進點13導入所述廢氣排放管A的下區段100a內。在此，所述廢氣A可以在給進點13上遊在熱交換器12內與例如水蒸汽相對地進行加熱，水蒸汽例如可以在相應的裝置20中產生。結果由此使廢氣A的密度下降，並且由此提高了在下區段100a內廢氣A的浮升力。在此可以僅加熱廢氣A的支流。另一廢氣支流T例如可以繞過所述熱交換器12，並且直接經由所述給進點13導入所述廢氣排放管的下區段100a內。

所述廢氣源尤其可以是酸性氣體脫除單元10(也稱作AGR，「Acid Gas Removal」)，其中在該單元10內，例如可以藉助具有優選含甲醇的洗滌劑的氣流的物理洗滌由氣流脫除CO2(例如所謂的低溫甲醇洗工藝Rectisol)。所分離出的CO2在此可以作為廢氣A或者作為廢氣A的一部 分通過所述設備1加以散布。當然CO2也可以替代性地以其他方式加以脫除。

此外，所述裝置2優選具有通向所述廢氣排放管100的下區段100a的管路21，其例如通過被設置在壁102上的給進點22通向所述下區段100a，其中所述管路21可與水蒸汽源20或水蒸汽發生器20相連接，從而可以將水蒸汽W導入所述廢氣排放管100的下區段100a內，從而由水蒸汽W加熱位於此處或被導入的廢氣A，以提高廢氣A的浮升力。代替上述裝置2的所述組件或者作為這些組件的補充，所述設備1可以另外具有被布置在所述廢氣排放管100的底部101或者被布置在所述廢氣排放管100的下區段100a內的燃燒器15，用於提高在下區段100a內廢氣A的浮升力，所述燃燒器被設計為，在所述廢氣排放管100的下區段100a內使燃料燃燒，以加熱被導入所述廢氣排放管100內的廢氣A。

此外，可以代替水蒸汽或者作為補充，經由相應的管路23將燃燒氣體R導入下區段內，以提高廢氣A的浮升力。

此外，可以代替所述熱交換器12或者作為補充，藉助位於給進點13上遊的電氣運行的加熱裝置16加熱廢氣A，以提高浮升力。

原則上，在此所述的實施方案中，所述一個或多個熱交換器、可能存在的燃燒器(例如加熱裝置)和/或蒸汽噴射裝置可以各自獨立地或者組合式地布置在預先設置的管路內和/或其上，或者可以集成在所述廢氣排放管中。

附圖標記

1 設備

10 廢氣源，例如AGR

11 管路

12 熱交換器

13 給進點

14 管路

15 燃燒器

16 電加熱裝置

20 水蒸汽源

21 管路

22 給進點

23 管路

100 廢氣排放管

100a 下區段

100b 上區段

101 底部

102 壁

103 開口

A，T 廢氣

R 燃燒氣體

W 水蒸汽

Z 縱軸或垂直線。