CS260570B1 - Způsob vyulMtepla a úpravyteplotního ražimu pti odsifovtnl spalin magnesitovým způsobem - Google Patents

Abstract

Způsob řeší využití tepla a úpravu teplotního režimu při odsiřování spalin magnesitovým způsobem tak, aby v procesu vznikal hexahydrát siřičitanu hořečnatého. Neodsířené spaliny se vedou do výměníku tepla kategorie plyn-plyn, kde se ochladl prostřednictvím odsířených spalin na teplotu pod 150 °C, s výhodou na 85 až 100 °C, a současně se zde odsířené spaliny ohřejí na teplotu nad 70 °C, "s výhodou na 90 až 120 °C, načež se takto ochlazené neodslřené spaliny vedou k odsíření a předehřáté odsířené spaliny se vedou na komín. Část odsířených a ve výměníku- tepla předehřátých spalin na teplotu nad 70 °C v množství 4 až 20 8 z celkového množství se vrací a přidává do odsířených spalin před jejich zavedením do výměníku tepla.

Description

Vynález řeší využití tepla a úpravu teplotního režimu při odsiřování spalin magnesitovým způsobem tak, aby v procesu vznikal hexahydrát siřičitanu hořečnatého MgSO^.eHjO.

Jsou známy dvě varianty magnezitového způsobu odsiřování spalin, které se liší ve způsobu zpracování siřičitanu hořečnatého, vznikajícího při odsiřování.

Obecně používaný způsob, nazývaný uzavřený /cyklický/, tepelně štěpí siřičitan hořečnatý za vzniku oxidu siřičitého SO^ a oxidu hořečnatého MgO. Oxid siřičitý se dále zpracovává na kyselinu sírovou HjSO^ a oxid hořečnatý se vrací zpět do odsiřovacího procesu.

Novější způsob podle čs. AO 238 515, nazývaný otevřený /zkrácený/, odvádí siřičitan hořečnatý z odsiřovacího procesu jako produkt a potřebný oxid hořečnatý dodává do procesu ve formě páleného magnesitu.

Vlastni odsiřovací proces, tj. vypírka oxidu siřičitého ze spalin absorpční suspenzi, je pro obě alternativy stejná. Spaliny vystupující z kotle se v suchých odlučovačích zbaví převážné části popílku a pak vstupují do absorbéru, kde se kontaktují s absorpční suspenzí, která obsahuje jako aktivní složku oxid hořečnatý. Zde v závislosti především na teplotě absorpční suspenze může vzniknout buď trihydrát nebo hexahydrát siřičitanu hořečnatého, připadně směs obou těchto hydrátů. Při teplotě pod 55 °C vzniká hexahydrát, rozmezí teplot 55 až 60 °C je hraniční, kdy mohou vznikat oba hydráty, a nad 60 °C vzniká trihydrát siřičitanu hořečnatého. Vzniklý druh hydrátu však podstatnou měrou ovlivňuje fyzikální a mechanické vlastnosti absorpční suspenze a u otevřené technologie i kvalitu produktu. Trihydrát siřičitanu hořečnatého tvoří krystalky o velikosti několika mikrometrů hexahydrát má velikost krystalů o jeden až tři řády vyšší. Vzhledem k tomu, že absorpční suspenze se dále zpracovává sedimentací nebo filtraci, je žádoucí, aby zde vznikal hrubozrnný hexahydrát siřičitanu hořečnatého. Vznik hexahydrátu má obzvláštní význam při otevřené magnezitové technologii odsiřování spalin, kde se surový siřičitan hořečnatý zpracovává tzv. horkou rafinaci podle čs.

AO 209 952 na produkt vysoké čistoty. V současné době se však provozováni odsiřovacího procesu za vzniku pouze hexahydrátu siřičitanu hořečnatého nedaří, realizované jednotky magnezitové odsiřovací technologie pracují s trihydrátem nebo směsí obou hydrátů siřičitanu hořečnatého. Důvodem je především příliš vysoká teplota cirkulujíc! absorpční suspenze, která se podle provozních parametrů kotelny a zejména druhu paliva pohybuje v rozmezí 57 až 63 °C. Její snížení u obou dosavadních způsobů magnezitové odsiřovací technologie není ani teoreticky možné z fyzikálních důvodů. Jednostupňový i dvoustupňový absorbér, ve kterém se kontaktují horké spaliny s cirkulující absorpční suspenzí, se chová jako adiabatický výparnlk a zároveň jako velice výkonný kontaktní výměník tepla. V důsledku toho nejnižěí teplota, na kterou se spaliny mohou při průchodu absorbérem ochladit, je teplota adiabatického nasyceni spalin, tj. 57 až 63 °C. V tomtéž rozmezí teplot se potom pohybuje i teplota suspenze vystupující z absorbéru. Za těchto podmínek není možné získat v procesu trvale pouze hexahydrát siřičitanu hořečnatého.

Další nevýhodou současných magnesitových způsobů odsiřováni spalin je nutnost ohřevu odsířených spalin na vhodnou komínovou teplotu, tj. 70 až 120 °C, potřebnou k tomu, aby bylo zabráněno kondensaci vodní páry v komíně a byl zaručen dostatečný rozptyl odsířených spalin v atmosféře. To se provádí buď nepřímou parou ve výměníku tepla, nebo se za tím účelem spaluje zemní plyn a tyto spaliny se mísí se spalinami odsířenými.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že neodsířené spaliny se vedou do výměníku tepla kategorie plyn-plyn, kam jsou zároveň vedeny odsířené spaliny, které zde ochladí spaliny neodsířené na teplotu pod 150 °C, s výhodou na teplotu 85 až 100 °C. Tím současně dojde k ohřevu odsířených spalin na nutnou komínovou teplotu, tj. nad 70 °C, s výhodou 90 až 120 °C. Ochlazené neodsířené spaliny se potom vedou k odsíření do absorbéru a předehřáté odsířené spaliny se vedou do komína.

Ve výměníku tepla se sníží entalpie neodsířených spalin před vstupem do absorbéru až o 20 1. V důsledku toho se teplota adiabatického nasycení spalin v absorbéru a tudíž i teplota absorpční suspenze sníží o 6 až 15 °C. Toto snížení je postačující k tomu, aby při odsiřovacím procesu vznikal žádaný hexahydrát siřičitanu hořečnatého.

Jako výměník tepla pro magnesitovou technologii odsiřování spalin podle vynálezu lze použít v zásadě všechny známé typy regenerativní i rekuperační, odsířené spaliny vstupující do výměníku tepla mají teplotu blízkou nosnému bodu, čímž jsou dány zvýšené nároky na korozní odolnost jak přívodního plynového potrubí, tak výměníku tepla. Vliv této negativní skutečnosti lze významně omezit tím, že se část odsířených a již ve výměníku předehřátých spalin v množství 4 až 20 t z celkového množství vrací a přidává do odsířených spalin před výměník tepla.

Tím se zvýší teplota vlhkých odsířených spalin o 3 až 7 °C nad rosný bod a tudíž ve výměníku ani v přívodním potrubí nedojde ke kondensaci vodních par.

Výhodou způsobu podle vynálezu je vznik hexahydrátu siřičitanu hořečnatého o velikosti krystalů o jeden až tři řády vyšší, než je tomu u trihydrátu siřičitanu hořečnatého. Tím jsou dány lepší možnosti dalšího zpracování absorpční směsi sedimentací, nebo filtrací.

Vznik hexahydrátu dále významně ovlivňuje čistotu produktu u otevřené magnesitové technologie odsiřování spalin, kde se odsířením získaný siřičitan hořečnatý čistí oddělením jeho roztoku od pevných nečistot. Právě pouze hexahydrát siřičitanu hořečnatého je schopen tvořit přesycené roztoky o obsahu až 8 hmot % siřičitanu hořečnatého nežádoucí.

Schopnost hexahydrátu siřičitanu hořečnatého tvořit přesycené roztoky, kde je koncentrace 2iontu SOj až o jeden řád vyšší, než je tomu u trihydrátu siřičitanu hořečnatého, příznivě ovlivňuje i stupeň odsíření, dosažený způsobem podle vynálezu. Je známo, že při odsiřováni spalin magnezitovým způsobem je ze sledu probíhajících reakcí řídicím dějem reakce oxidu siřičitého se siřičitanovým aniontem obsaženým v kapalné fázi absorpční suspenze podle rovnice:

SOj + SO3 + H₂O » 2HSO

U dosavadního magnezitového způsobu odsiřování spalin, který pracuje s trihydrátem, se koncentrace rozpuštěného siřičitanu hořečnatého při teplotě 57 až 63 °c pohybuje kolem 0,8 hmot. % /viz. obr., křivka 2/, kdežto u způsobu podle vynálezu, který pracuje s hexahydrátem, to je při teplotě o 6 až 15 °C nižší, kolem 1,2 hmot. % /viz. obr., křivka 1/. Toto zvýšení koncentrace siřičitanu hořečnatého v roztoku až o 50 % /relativních/ znamená významné 2— zvýšení aktivní složky /aniontu SOj /, která váže oxid siřičitý, čímž dochází ke zvýšení účinnosti i rychlosti odsířeni spalin.

Dále je přínosem způsobu podle vynálezu ta skutečnost, že k ohřevu odsířených spalin na vhodnou.komínovou teplotu a k ochlazení neodsířených spalin na žádanou teplotu není třeba dalších médií ani přívod žádné energie.

Na připojeném výkresu je graficky znázorněna teplotní závislost rozpustnosti hydrátů siřičitanu hořečnatého ve vodě, kde křivka la- představuje rovnovážnou rozpustnost hexahydrátu siřičitanu hořečnatého, lb jeho metastabilni rozpustnost, a křivka 2 znázorňuje rozpustnost trihydrátu siřičitanu hořečnatého.

Způsob podle vynálezu je osvětlen v následujícím příkladu provedení. Do odsiřovací jednotky sestávající z elektroodlučovače popílku, absorbéru, zásobníku absorpční suspenze, oběhového čerpadla a spalovací komory na zemní plyn, se uvádělo 2 080 kg/h spalin o teplotě 160 °C a produkovalo se 469 kg/h suspenze, která obsahovala 8,1 hmot. % trihydrátu siřičitanu hořečnatého a její teplota byla 60 °C, přičemž koncentrace siřičitanových aniontů v absorpční suspenzi byla 0,85 hmot. % a dosáhlo se stupně odsíření spalin na 91 %. Do této jednotky byl mezi elektroodlučovač popílku a absorbér včleněn výměník tepla. Při ustáleném provozu takto doplněného zařízení a při odsiřování stejného množství spalin o stejné teplotě i složení, jako před úpravou, byla teplota absorpční suspenze 50 °C a RTG difrakční kvantitativní analýzou bylo zjištěno, že pevná fáze obsahuje hexahydrát siřičitanu hořečnatého bez příměsi trihydrátu. Teplota odsířených spalin za výměníkem tepla byla 120 °C, takže původní spalovací komora na zemní plyn byla odstavena a odsířené spaliny se vedly přímo do komína. Koncentrace siřičitanových aniontů v absorpční suspenzi byla 1,15 hmot. % a dosáhlo se stupně odsíření spalin na 98 %.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   1. Způsob využití tepla a úpravy teplotního režimu při odsiřování spalin magnezitovým způsobem, vyznačený tlm, že neodsířené spaliny se vedou do výměníku tepla kategorie plyn-plyn, kde se ochladí prostřednictvím odsířených spalin na teplotu pod 150 °C, s výhodou na

   85 až 100 °C, a současně se odsířené spaliny ohřejí na teplotu nad 70 °C, s výhodou na 90 až 120 °C, načež se takto ochlazené neodsířené spaliny vedou k odsíření a předehřáté odsířené spaliny se vedou na komín.
2. 2. Způsob využití tepla podle bodu 1, vyznačený tim, že část odsířených a ve výměníku tepla předehřátých spalin na teplotu nad 70 °C v množství 4 až 20 % z celkového množství se vrací a přidává do odsířených spalin před jejich zavedením do výměníku tepla.