Verfahrensbeschreibung einer typischen THEISEN-Gasreinigungsanlage

Aufgabe der Theisen-Gasreinigung ist es, das im Schmelzofen erzeugte Prozessgas abzusaugen und entsprechend den vertraglichen Vorgaben zu reinigen, um es nachfolgend einer energetischen Verwertung zuführen zu können.

Das im Schmelzofen erzeugte Prozessgas wird über eine wassergekühlte Gasleitung (Ofenabsaugeleitung) aus dem Ofen abgesaugt und der Gasreinigung zugeführt. Die Kühlung der Ofenabsaugeleitung erfolgt über außen auf der Gasleitung aufgeschweißte Kühlwasserkanäle, die in mehreren Kreisläufen von Kühlwasser durchströmt werden.

Die Ofenabsaugeleitung verbindet den Schmelzofen mit dem Quenchkühler W10 der Gasreinigung, der über einem Tauch- bzw. Schmutzwasserbecken aufgebaut ist. Das Rohgas strömt durch den Gaseintrittsstutzen von oben in den Quenchkühler und wird dort durch Bedüsung mit Wasser im Gleichstrom benetzt. Dies bewirkt eine Abkühlung des Gases und eine erste Grobstaubabscheidung.

Das Sicherheitsventil B11 ist mit dem Quenchkühler über eine Gasleitung verbunden und dient als Überdruckventil bei plötzlichen und kurzzeitigen Druckanstiegen im Ofen, die von der Ofendruckregelung nicht kompensiert werden können.

Im normalen Anlagenbetrieb (Reingasbetrieb) strömt das Ofenabgas über den Quenchkühler zum geöffneten Haubenverschluss B13 der Reingasanlage und von dort zum Kühl- und Waschturm W14 der Gasreinigung.

Das Rohgas strömt durch den Gaseintrittsstutzen von unten in den Kühl- und Waschturm und wird dort durch Bedüsung mit Wasser im Gegenstrom benetzt. Dies bewirkt eine Abkühlung des Gases auf die gewünschte Waschtemperatur und gleichzeitig eine weitestgehende Grobstaubabschei­dung. Das so gekühlte und vorgereinigte Gas verlässt den Gaskühler in Richtung THEISEN-Desintegrator V15.

Im Desintegrator, einem rotierenden Hochleistungs-Nassabscheider, wird das Gas bis auf den geforderten Reststaubgehalt gereinigt. Gleichzeitig hat der Apparat eine ventilatorische Funktion, so dass das Prozessgas aus dem Ofen abgesaugt und das gereinigte Gas über das Überströmventil B17 bis zur Reingasfackel gefördert werden kann. Zur Feststoffabscheidung wird dem Desintegrator Kreislaufwasser als Waschflüssigkeit zugeführt und im Inneren durch die Desintegratoreinbauten fein zerstäubt. Dies bewirkt letztlich die Benetzung und Abscheidung der im Gasstrom enthaltenen Feststoffe.

Nach dem Austritt aus dem Desintegrator werden gereinigtes Abgas und schmutzbeladenes Waschwasser in einem Wasserabscheider F16 voneinander getrennt.

Am Oberteil des Wasserabscheiders ist eine Überdrucksicherung Y16 angeordnet, die im Falle eines unzulässigen Druckanstieges im Behälter für eine Druckentlastung des Systems sorgen soll.

Dem Wasserabscheider nachgeordnet ist die Regelklappe K16, die die Ofendruckregelung übernimmt.

Mit Hilfe der beiden Wasserverschlüsse (Überströmventil B17 / Rückströmsicherung B18) kann nun das Reingas wahlweise der Reingasfackel oder einem Verbrauchersystem zur energetischen Nutzung zugeführt werden. Das Überströmventil dient auch als Flammenrückschlagsicherung gegenüber der nachgeordneten Reingasfackel. Ebenso verhindert die Rückstromsicherung ein Rückströmen von Gas aus dem Verbrauchersystem in die Gasreinigung.

An der Reingasfackel A17 wird das nicht benötigte Reingas verbrannt und in die Umgebung abgeleitet. In den Reingaskamin ist noch einmal ein Wasserabscheider F17 integriert, der die beim Durchströmen des Überströmventils mitgerissenen Wassertropfen aus dem Reingas abscheidet.

Der Desintegrator ist so ausgelegt, dass er alle Druckverluste des Gassystems kompensieren und dem Reingas-Verbrauchersystem einen Mindestvordruck nach der Rückströmsicherung zur Verfügung stellen kann. Hinter der Rückstromsicherung B18 wird das wasserdampfgesättigte Reingas in einen Gasspeicher geleitet oder die weitere Gasförderung zu den Verbrauchern von einem Gasexport-Booster übernommen. Die Gasflüsse zum Verbrauchersystem und zum Reingaskamin werden über die Venturi-Volumenstrommessungen, installiert hinter dem Wasserabscheider F16 und hinter dem Überstromventil B17, gemessen.

Beim An- und Abfahren des Schmelzofens oder im Falle von Störungen innerhalb der Gasreinigung oder im Ofen wird das Ofenabgas zum Notkamin A12 geleitet und dort abgefackelt (Notkaminbetrieb). In dieser Situation wird der Haubenverschluss zur Reingasanlage B13 geschlossen, bevor der Haubenverschluss zum Notkamin B12 geöffnet wird.

Auch im Notkamin ist eine Regelklappe K12 installiert. Wenn die beiden Haubenverschlüsse auf „Notkaminbetrieb“ umgeschaltet haben, wird auch die Ofendruckregelung automatisch von der Reingas-Regelklappe K16 auf die Notkamin-Regelklappe K12 umgeschaltet, um auch in diesem Modus den Ofendruck kontrollieren zu können.

Beide Betriebszustände (Rohgas – Reingas) sind gegeneinander verriegelt, so dass nur ein Gaspfad geöffnet sein kann und das Eindringen von Luft in das Abgassystem sicher verhindert wird.

Im Falle von Störungen, die zu einem unsicheren Anlagenzustand führen könnten, wird die Anlage automatisch auf „Notkaminbetrieb“ umgeschaltet („fail safe“). Die Hauptkomponenten dieses Umschaltvorganges, die beiden Haubenverschlüsse, basieren auf einem langjährig bewährten Design als Grundlage des gesamten Sicherheitskonzeptes der Theisen-Anlage!

Mittels der Reingasanalyse X19 wird der Gehalt an CO, CO2, H2 und O2 im gereinigten Prozessgas ermittelt. Dazu wird hinter dem Wasserabscheider F16 kontinuierlich eine Gasprobe aus dem Reingas entnommen. Hauptaufgabe der Gasanalyse ist die Überwachung der Gaszusammensetzung hinsichtlich eines potentiell explosiven Gasgemisches durch Undichtigkeiten im Reingassystem. Sie liefert aber auch wichtige Informationen zur Prozessführung im Ofen und zur Bilanzierung der Gaswirtschaft.

Vor dem Anfahren der Anlage sind alle Gaspfade einschließlich des Ofens zu inertisieren und damit frei von Luftsauerstoff zu spülen. Auch nach dem Abschalten, besonders nach Notsituationen wird die Gasreinigungsanlage mit Inertgas frei vom Prozessgas gespült, um Explosionsrisiken zu minimieren.

Aus dem Rein-und Notwassertank B27 wird kontinuierlich Sperrwasser sowie in Notfällen, wie Ausfall der Prozesswasserversorgung oder Stromausfall, Kühlwasser bereitgestellt. Der Hochbehälter wird in der Anlage so positioniert, dass die einzelnen Verbraucher nur durch den statischen Vordruck der Wassersäule versorgt werden können.