CS246913B1

CS246913B1 - Desulphurize method of the smoke gases

Info

Publication number: CS246913B1
Application number: CS466483A
Authority: CS
Inventors: Jiri Rott; Viktor Karasek; Mialn Cernoch; Pavel Jilek
Original assignee: Jiri Rott; Viktor Karasek; Mialn Cernoch; Pavel Jilek
Priority date: 1983-06-23
Filing date: 1983-06-23
Publication date: 1986-11-13

Abstract

Řešení se týká způsobu odsiřování kouřových plynů nebo zvýšení účinnosti odsiřování kouřových plynů dvoustupňovým způsobem. V prvním stupni se provádí vysokoteplotní odsiřovací reakce mezi zásaditými absorbenty a oxidy síry, přičemž druhý stupeň se provádí při nízkém teplotním rozdílu mezi teplotou kouřových plynů a teplotou rosného bodu spalin v rozmezí od 2 do 50 K. Postup je možno využít u zařízení, kde je již zavedena tzv. suchá aditivní metoda odsiřování nebo i při výstavbě nových odsiřovacích zařízení. Aplikace postupu je jednoduchá a reakční podmínky je možno snadno regulovat, přičemž se dosáhne podstatného zvýšení·· účinnosti odsiřování.The present invention relates to a method for desulphurisation of flue gases gases or increase the desulfurization efficiency flue gas process in two stages. In the first stage, the high temperature is carried out desulfurization reaction between basic absorbents and sulfur oxides, the second stage is performed at a low temperature difference between flue gas temperature and temperature flue gas dew point from 2 to 50 K. The procedure can be used with equipment where the so-called dry additive method is already in place desulphurization or even in the construction of new desulphurization plants equipment. Application procedure is simple and reaction conditions are possible easy to control while achieving substantial control increasing desulphurisation efficiency.

Description

Vynález se týká způsobu odsiřování kouřových plynů nebo zvýšení účinnosti odsiřování kouřových plynů dvoustupňovým způsobem, přičemž se odsiřovacího účinku dosahuje reakcemi zásaditých složek aditiva s oxidy síry.The invention relates to a process for the desulphurization of flue gases or to increase the efficiency of the flue-gas desulphurisation in a two-stage process, wherein the desulphurization effect is achieved by reacting the basic components of the additive with sulfur oxides.

Reakce zásaditých sloučenin, hlavně oxidů alkalických zemin s kysličníky síry, jsou základem většiny známých odsiřovacích metod. Z dosavadního stavu techniky jsou známé jednak tzv. suché odsiřovací metody, kdy reakce například oxidu vápenatého CaO s oxidem siřičitým SO2 za přítomnosti vzdušného kyslíku při teplotách asi 600 až 1 200 °C vede ke vzniku anhydritu CaSO^,* a jednak řada různých modifikací tzv. mokrých metod, například vápno- nebo vápencových metod, při nichž vzniká v absorpční suspenzi nebo v roztoku CaSO^ . 1/2 I^O.The reactions of basic compounds, mainly alkaline earth oxides with sulfur oxides, are the basis of most known desulfurization methods. So-called dry desulphurization methods are known from the prior art, for example, the reaction of calcium oxide CaO with sulfur dioxide in the presence of atmospheric oxygen at temperatures of about 600 to 1200 ° C leads to the formation of CaSO4 anhydride. wet methods, such as lime or limestone methods, which are formed in an absorbent suspension or CaSO4 solution. 1/2 I ^ O.

Další známou odsiřovací metodou využívající alkalických absorbentů je tzv. suchá vypírka, založená na reakcích oxidů síry s alkalickými podíly absorbentů při jeho rozprašovacím sušení v proudu teplých kouřových plynů.Another known desulfurization method using alkaline absorbents is the so-called dry scrubber, based on the reactions of sulfur oxides with the alkali fractions of the absorbents during its spray drying in a stream of hot flue gases.

Uvedené odsiřovací metody vykazují při praktických aplikacích některé nevýhody. Suchá aditivní metoda, při níž se suchý jemně mletý produkt rozprašuje do prostoru kotle, se vyznačuje zvláště v důsledku krátkých dob setrváni částic absorbentů v oblasti příznivých reakčních podmínek poměrně nízkými účinnostmi odsiřování, pohybujícími se obvykle v rozmezí od 20 do 40 %.These desulfurization methods have some disadvantages in practical applications. The dry additive method, in which the dry finely ground product is sprayed into the boiler space, is characterized by relatively low desulfurization efficiencies, typically in the range of 20 to 40%, due to the short residence times of the absorbent particles in the favorable reaction conditions.

Fluidní spalování s odsiřováním je značně náročné zejména na přípravu aditiva, tj. na separaci úzké granulometrické frakce, vykazující při spalování s odsiřováním maximální účinnost. Tato metoda jijr podobně jako předcházející značně náročná na regulaci optimální teploty fluidní vrstvy, kde znatelné odchylky od maxima účinnosti způsobují kolísání teploty fluidní vrstvy již o cca ±10 °C.Fluid desulphurization with desulphurisation is particularly demanding for the preparation of an additive, i.e. for separation of a narrow granulometric fraction, which shows maximum efficiency in the desulphurization combustion. This method, like the previous one, is very demanding on the control of the optimum temperature of the fluidized bed, where noticeable deviations from the maximum efficiency cause fluctuations in the temperature of the fluidized bed by about ± 10 ° C.

Mokré odsiřovací metody vyžadují mimo jiné budováni a provoz zařízení značných rozměrů, a rovněž jsou náročné na poměrně přesné dodržování reakčních podmínek.Wet desulfurization methods require, inter alia, the construction and operation of large-scale plants, and also require relatively precise adherence to reaction conditions.

Uvedený vynález si klade za cíl odstranit výše uvedené nevýhody jednoduchou úpravou odsiřovacího postupu.The present invention aims to overcome the above disadvantages by simply modifying the desulfurization process.

Podstata způsobu odsiřování kouřových plynů nebo zvýšení účinnosti odsiřování kouřových plynů dvoustupňovým způsobem, při kterém se v prvním stupni provádí tzv. vysokoteplotní odsiřování reakcí mezi zásaditými adsorbenty a oxidy siry, obvykle v rozmezí teplot 700 až 1 200 °C, spočívá podle uvedeného vynálezu v tom, že druhý stupeň se provádí při nízkém teplotním rozdílu mezi teplotou kouřových plynů a teplotou rosného bodu spalin v rozmezí od 2 do 50 K.The essence of the flue gas desulfurization process or the improved efficiency of the flue gas desulfurization process in a two-stage process, in which the so-called high-temperature desulfurization reaction between basic adsorbents and sulfur oxides, usually between 700 and 1200 ° C, is carried out. The second step is carried out at a low temperature difference between the flue gas temperature and the flue gas dew point in the range of 2 to 50 K.

Hlavní výhodou postupu podle vynálezu je jeho jednoduchost provedení, nenáročnost na investioe, snadná regulace reakčních podmínek pro tzv. druhý stupeň odsiřování, a dále to, že oproti mokrým odsiřovacím metodám nedochází ke vzniku odpadních kalů, přičemž produkty odsiřování podle vynálezu jsou suché a mohou být z proudu kouřových plynů odstraňovány spolu s popílkem v odlučovacích zařízeních běžných typů.The main advantages of the process according to the invention are its simplicity of implementation, low investment, easy regulation of the reaction conditions for the so-called second desulfurization stage, and the fact that, compared to wet desulfurization methods, no waste sludge is formed. removed from the flue gas stream together with fly ash in separators of conventional types.

Způsobu podle vynálezu lze s výhodou použít zejména u těch zařízení, kde je již zavedena tzv. suchá aditivní metoda odsiřování. Zvlhčením kouřových plynů a snížením jejich teploty lze dosáhnout podstatného zvýšení účinnosti odsiřování, a to až o 30 až 50 % při dávkování alkalického aditiva ve stechiometrickém poměru vůči síře přítomné v kouřových plynech. Se zvýšením uvedeného steohiometrického poměru roste samozřejmě i odsiřovací efekt.The process according to the invention can be advantageously used, in particular, in those plants where the so-called dry additive desulfurization method is already in place. By humidifying the flue gases and lowering their temperature, the desulfurization efficiency can be substantially increased by up to 30 to 50% when the alkali additive is metered in stoichiometric ratio to the sulfur present in the flue gases. Of course, the desulfurization effect also increases with the increase in said stoichiometric ratio.

Dále může být postupu podle vynálezu použito i při výstavbě nových odsiřovacích zařízení tam, kde dosud nejsou instalována a kde to je z hlediska emisí oxidů síry žádoucí. Investiční náklady na výstavbu zařízení potřebných pro aplikaci tzv. suché aditivní metody nejsou vysoké a postup podle vynálezu vyžaduje navíc jen instalaci zařízení na rozstřikování vody do proudících plynů, což lze poměrně slxdno realizovat různými způsoby.Furthermore, the process according to the invention can also be used in the construction of new desulfurization plants where they are not yet installed and where this is desirable in terms of sulfur oxide emissions. The investment costs for the construction of the equipment required for the application of the so-called dry additive method are not high, and the process according to the invention requires, moreover, only the installation of water spraying equipment in the flowing gases.

Kromě speciálních zařízení typu například tzv. odpařovacích chladičů sloužících ke kondiciování kouřových plynů před elektrofiltry je možno použít i řešení improvizované, například umístění trysek do kouřovodů apod.In addition to special devices such as so-called evaporative coolers used for conditioning of flue gases in front of electric filters, it is also possible to use an improvised solution, such as placing nozzles in flue gas ducts, etc.

Dalším příznivým účinkem postupu podle vynálezu je zvýšení účinnosti elektrofiltrů, způsobené snížením měrného odporu odlučovaného prachu.Another advantage of the process according to the invention is an increase in the efficiency of the electrofilters caused by the reduction of the specific resistance of the dust to be separated.

Postup podle vynálezu je založen na reakci zásaditých podílů suchého absorbentu s oxidy síry. Odsiřovací reakce probíhá ve dvou stupních za odlišných podmínek. Jemně mletý absorbent je rozprašován bud samostatným zařízením, nebo například společně s tuhým palivem do prostoru kotle, nebo může být dávkován do fluidní vrstvy některým ze známých způsobů, přičemž k reakci alkalických podílů adsorbentu s oxidy síry dochází v oblasti již uvedených teplot, tj. převážně v rozmezí od 700 do 1 200 °C. Nezreagované podíly absorbentu dispergované v proudících kouřových plynech postupují zařízením a před vstupem kouřových plynů do odlučovacího zařízení se příznivé reakční podmínky pro tzv. nízkoteplotní odsiřovací reakci vytváří zvyšováním parciálního tlaku vodní páry, například rozstřikováním vody. Se snižováním teplotního rozdílu mezi teplotou plynů odcházejících ze zařízení a teplotou rosného bodu spalin se zvyšuje účinnost uvedené nízkoteplotní odsiřovací reakce.The process according to the invention is based on the reaction of the basic proportions of dry absorbent with sulfur oxides. The desulfurization reaction proceeds in two stages under different conditions. The finely divided absorbent is sprayed either by a separate device or, for example, together with the solid fuel into the boiler space, or it can be metered into the fluidized bed by any known method, whereby the alkali fractions of adsorbent react with sulfur oxides. in the range of 700 to 1200 ° C. Unreacted proportions of absorbent dispersed in the flowing flue gases pass through the apparatus, and before the flue gases enter the scrubber, favorable reaction conditions for the so-called low temperature desulfurization reaction are generated by increasing the partial pressure of water vapor, for example by spraying water. As the temperature difference between the gas leaving the plant and the dew point of the flue gas decreases, the efficiency of said low temperature desulfurization reaction increases.

Typickými příklady použití postupu podle vynálezu jsou například postupy odsiřování kouřových plynů ze spalování hnědého uhlí s vyšším obsahem síry v práškových ohništích, při němž se například jemně mleté měkce pálené vápno dávkuje spolu s palivem do mlýnů, část vápenatého aditiva reaguje za vysokých teplot s oxidy siry, část zůstává nezreagována a příznivé reakční podmínky pro reakci s oxidy síry se vytváří rozstřikováním vhodného množství vody v odpařovacím chladiči. Množství rozstřikované vody se reguluje podle kontinuálně měřeného rozdílu mezi teplotou kouřových plynů na výstupu z odpařovacího chladiče a teplotou rosného bodu vodní páry, měřeného například psychrometricky.Typical applications of the process according to the invention are, for example, flue gas desulfurization processes from the combustion of brown coal with a higher sulfur content in pulverized furnaces, where for example finely ground soft burned lime is fed together with fuel to mills. A portion remains unreacted and favorable reaction conditions for the reaction with sulfur oxides are formed by spraying an appropriate amount of water in the evaporator cooler. The amount of water sprayed is controlled according to a continuously measured difference between the temperature of the flue gases at the outlet of the evaporator cooler and the dew point of the water vapor, measured, for example, psychrometrically.

Dalším příkladem využití zbytkové alkality aditiva odcházejícího ze spalovacího zařízení v kouřových plynech je aplikace postupu podle vynálezu u fluidnlch metod spalováni s aditivním odsiřováním uhličitany alkalických zemin dávkovaných do fluidní vrstvy. Do fluidní vrstvy se dávkuje požadované množství aditiva bud ve formě poměrně úzké granulometrické frakce tuhých částic, nebo například rostřikováním suspenze obsahující jemné částice aditiva do prostoru fluidniho ohniště nad fluidní vrstvu. V obou případech část dávkovaného aditiva odchází nezreagována v kouřových plynech ze zařízeni, což snižuje výslednou účinnost odsiřování. Podmínky pro dobrý průběh nízkoteplotní odsiřovací reakce se i v tomto případě dosahují již popsaným ochlazováním a zvlhčováním kouřových plynů.Another example of utilizing residual alkalinity of an additive leaving the combustion apparatus in the flue gas is the application of the process of the invention to fluidized bed combustion methods with additive desulfurization of alkaline earth carbonates fed to the fluidized bed. The required amount of additive is metered into the fluidized bed either in the form of a relatively narrow granulometric fraction of solid particles, or, for example, by spraying a slurry containing fine additive particles into the fluidized bed space above the fluidized bed. In both cases, a portion of the feed additive leaves unreacted in the flue gases from the apparatus, which reduces the resulting desulfurization efficiency. The conditions for a good low-temperature desulphurization reaction are again achieved by cooling and humidifying the flue gases as described above.

PříkladExample

Koncentrace oxidu siřičitého při spalování hnědého uhlí s obsahem síry asi 3 % hmotnostní se pohybuje obvykle v rozmezí od 1 000 do 1 200 ppm. Při zavedeni suché aditivní odsiřovací metody, spočívající v přídavku jemně mletého vápnitého slinu ve stechiometrickém poměru Ca : S v rozmezí 1,2 : 1 se koncentrace oxidu siřičitého sníží na hodnotu v rozmezí 600 až 700 ppm.The concentration of sulfur dioxide in the combustion of lignite with a sulfur content of about 3% by weight is usually in the range of 1000 to 1200 ppm. With the introduction of a dry additive desulphurisation method consisting of the addition of finely ground calcium saliva in a stoichiometric Ca: S ratio of 1.2: 1, the sulfur dioxide concentration is reduced to a value in the range of 600 to 700 ppm.

Po zavedení postupu zvýšení účinnosti odsiřování podle vynálezu, tj. úpravou druhého stupně odsiřování tak, že do kouřovodu před elektrickým odlučovačem rozstřikuje voda v množství 55After the introduction of a process for increasing the desulfurization efficiency of the invention, i.e. by modifying the second stage of desulfurization by spraying water in the amount of 55

O až 60 gramů na 1 Nm spalin, čímž teplota spalin poklesne asi o 100 K, takže rozdíl mezi teplotou rosného bodu spalin a jejich výstupní teplotou za elektrickým odlučovačem je asi 120 K, je možno dosáhnout podstatného zvýšení účinnosti, patrného ze snížení koncentrace oxidu siřičitého na hodnoty kolem 300 až 400 ppm.By up to 60 grams per 1 Nm of flue gas, the flue gas temperature decreases by about 100 K, so that the difference between the flue gas dew point and the outlet temperature behind the electric separator is about 120 K, a significant increase in efficiency can be achieved to about 300-400 ppm.

Claims

A process for the desulphurization of flue gases or for increasing the efficiency of the flue-gas desulphurisation in a two-stage process, in which the so-called high-temperature desulphurisation reaction between basic absorbents and sulfur oxides is carried out, usually between 700 and 1200 ° C. is carried out at a low temperature difference between the flue gas temperature and the flue gas dew point temperature in the range of 2 to 50 K.