CS265581B1

CS265581B1 - Method for desulphurization of waste gases,particularly coal combustion products

Info

Publication number: CS265581B1
Application number: CS877278A
Authority: CS
Inventors: Jaromir Doc Ing Csc Bar; Jiri Ing Cervinka
Original assignee: Bar Jaromir; Cervinka Jiri
Priority date: 1987-10-08
Filing date: 1987-10-08
Publication date: 1989-10-13
Also published as: CS727887A1

Abstract

Při použití uvedeného způsobu obsahuje aditivum síran vápenatý, a to v množství menším než jedna setina hmotnosti aditiva a oxid uhličitý v množství menším než šest setin hmotnosti aditiva. Toto aditivum se potom vyhřeje na teplotu zamezující kondenzaci vodní páry na aditivu, avšak ne vyšší než 400 °C, načež se mísí s vodní párou a rozmělňuje se jejím proudem. Pokud je přítomen hydroxid vápenatý v aditivu hydrátuje na hydroxid. Takto vzniklá aktivní plynná dihperze se po vytřídění větších tuhých částeček zavádí do odsiřovaného odpadního plynu, jehož . teplota nepřesahuje 300 °C a po reakci vápenatých látek s oxidem siřičitým z odpadního plynu se tuhé produkty reakce společně s jinými tuhými součástmi odpadního plynu odloučí od plynu v odlučovači prachu. Postupu je možno využít všude tam, kde je nutno odsířit spaliny s obsahem oxidů síry.When using said method, it comprises calcium sulfate additive in amounts less than one hundredth of a weight additives and carbon dioxide less more than six hundredths of the weight of the additive. This the additive is then heated to a temperature limiting condensation of water vapor on the additive but not more than 400 ° C, whereupon they are mixed with steam and comminutes its stream. If calcium hydroxide is present hydrates to the hydroxide in the additive. Thus the active gaseous dihperose formed after sorting larger solid particles into the desulphurized waste gas. the temperature does not exceed 300 ° C and after the reaction of calcium compounds with sulfur dioxide from waste gas with solid reaction products together with other solid waste components gas separates from the gas in the separator dust. The procedure can be used everywhere, where it is necessary to desulphurize the flue gas with the content sulfur oxides.

Description

(57) Při použití uvedeného způsobu obsahuje aditivum síran vápenatý, a to v množství menším než jedna setina hmotnosti aditiva a oxid uhličitý v množství menším než šest setin hmotnosti aditiva. Toto aditivum se potom vyhřeje na teplotu zamezující kondenzaci vodní páry na aditivu, avšak ne vyšší než 400 °C, načež se mísí s vodní párou a rozmělňuje se jejím proudem. Pokud je přítomen hydroxid vápenatý v aditivu hydrátuje na hydroxid. Takto vzniklá aktivní plynná dihperze se po vytřídění větších tuhých částeček zavádí do odsiřovaného odpadního plynu, jehož . teplota nepřesahuje 300 °C a po reakci vápenatých látek s oxidem siřičitým z odpadního plynu se tuhé produkty reakce společně s jinými tuhými součástmi odpadního plynu odloučí od plynu v odlučovači prachu. Postupu je možno využít všude tam, kde je nutno odsířit spaliny s obsahem oxidů síry.(57) Using this method, the additive contains calcium sulfate in an amount of less than one hundredth of the weight of the additive and carbon dioxide in an amount of less than six hundredth of the weight of the additive. The additive is then heated to a temperature preventing condensation of water vapor on the additive, but not higher than 400 ° C, then mixed with the water vapor and pulverized by its stream. If present, calcium hydroxide in the additive hydrates to the hydroxide. The active gaseous dispersion thus produced is introduced into the desulphurized waste gas after separation of the larger solid particles. the temperature does not exceed 300 ° C and after the reaction of the calcium compounds with the sulfur dioxide from the off-gas, the solid products of the reaction together with other solid off-gas components are separated from the gas in the dust separator. The process can be used wherever it is necessary to desulfurize flue gases containing sulfur oxides.

CS 265 581 B1CS 265 581 B1

Vynález se týká způsobu odsiřování odpadních plynů, zvláště spalin uhlí přidáním suchého vápenatého aditiva, obsahující oxid nebo/a hydroxid vápenatý.The invention relates to a process for the desulfurization of waste gases, in particular flue gas, by adding dry calcium additive containing calcium oxide and / or calcium hydroxide.

Doposud se užívala metoda odsiřování spalin za použití páleného nebo/a hašeného vápna jako aditiva přidávaného do proudu spalin za aktivace suchou vodní parou tak, že část tuhého produktu reakce vápence, kalcinovaného v ohništi, s oxidem siřičitým, společně s poletavým popílkem, zachycená zpravidla v tkaninových odlučovačích prachu, se rozmělnila, načež se po mnoho hodin podrobovala účinku suché vodní a potom se směs obsahující Ca(OH)₂ a vodní páru zaváděla do odpadních plynů o teplotách blízkých teplotám komínovým, podle patentu NSR DE 3 428 502 A 1. Velkým nedostatkem této metody byla skutečnost, že se vždy k odsiřova- \ cí reakci užívala jen čásí: produktu kalcinace vápence v kotli společně s částí poletavého popílku, kdežto větší část produktu kalcinace se bezprostředně nevyužila. Mohla se, avšak zase jen částečně využívat v dalším cyklu, až po dalším zachycení v prachových odlučovačích.To date, a flue gas desulfurization method using quick and / or slaked lime has been used as an additive added to the flue gas stream with dry water vapor activation such that a portion of the solid calcination reaction of calcined fire-calcined sulfur dioxide together with fly ash The fabric dust separators were comminuted, then subjected to dry water for many hours, and then the mixture containing Ca (OH) ₂ and water vapor was introduced into waste gases close to chimney temperatures, according to German Patent DE 3 428 502 A1. The disadvantage of this method was the fact that it was always used only for a part of the desulphurisation reaction: the product of calcination of limestone in the boiler together with part of the fly ash, whereas the greater part of the product of calcination was not immediately used. It could, but only partially, be used in the next cycle, only after being caught again in the dust separators.

Veškerý tuhý produkt kalcinace vápence podrobovat reakci s vodní parou a s SO₂ je vyloučeno, takže vždy zůstává mnoho aditiva nevyužito a nedostatečně využito. Kromě toho při reakci v kotli se vytváří na povrchu zrn CaO vrstva CaSO^, která brání difúzi SO₂ do nitra zrna, kde zůstává nevyužitý CaO. Kromě toho, částečky CaO mohou být v ohništi zaneseny též do oblastí teplot nad 1 200 °C a mohou být přepůleny, takže ztrácejí reaktivitu s SO^. To vše vede ke snižování odsiřovacího efektu a ke zvýšené spotřebě aditiva, a tedy i k ekonomickým ztrátám.All of the solid limestone calcination reaction with water and SO ₂ is avoided, so that many additives remain unused and underutilized. Furthermore, the reaction in the boiler is formed on the surface of grains of the CaO-CaSO layer that prevents the diffusion of SO ₂ into the interior of grains, where it remains unused CaO. In addition, CaO particles in the furnace can also be introduced into temperature regions above 1200 ° C and can be poled so that they lose reactivity with SO 2. All this leads to a reduction of the desulfurization effect and an increased consumption of the additive and thus to economic losses.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob odsiřování podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že aditivum obsahuje síran vápenatý v množství menším než jedna setina hmotnosti aditiva a oxid uhličitý v množství menším než šest setin hmotnosti aditiva, a toto aditivum se vyhřeje na teplotu zamezující kondenzaci vodní páry na'aditivu, avšak ne vyšší než 400 °C, načež se mísí s vodní párou a rozmělňuje se proudem vodní páry, a pokud je přítomen oxid vápenatý v aditivu, hydratuje na hydroxid, přičemž těmito procesy vzniklá aktivní plynná disperze obsahující hydroxid vápenatý a vodní páru se po vytřídění větších tuhých částeček zavádí do odsiřovaného odpadního plynu, jehož teplota nepřesahuje 300 °C a po reakci vápenatých látek s oxidem siřičitým z odpadního plynu se tuhé produkty reakce společně s jinými tuhými součástmi odpadního plynu odloučí od plynu v odlučovači prachu.The disadvantage of the present invention is to eliminate the desulfurization process of the present invention, wherein the additive comprises calcium sulfate in less than one-hundredth of the weight of the additive and carbon dioxide in an amount of less than six-hundredths of the weight of the additive. but not greater than 400 ° C, then mixed with water vapor and pulverized with a water vapor stream, and when calcium oxide is present in the additive, hydrates to hydroxide, resulting in an active gaseous dispersion containing calcium hydroxide and water. After separation of the larger solid particles, the steam is introduced into a desulphurized waste gas whose temperature does not exceed 300 ° C and after the reaction of the calcium substances with sulfur dioxide from the waste gas, the solid reaction products together with other solid waste gas components are separated from the gas in the dust separator.

Způsob podle vynálezu odstraňuje hlavní nedostatek suchých vápenatých procesů, který tkví v tom, že se pří průchodu v ohništi obalí částečka CaO neprodyšnou slupkou CaSO.^ a že též při teplotách nad 1 200 °C může dojít ke ztrátě aktivity CaO pro jeho reakci s SO₂, coz vše snižuje stupeň využívání aditivu a odsiřovací afekt. Protože účinku suché vodní páry je podrobováno všechno pálené vápno a jen nepatrná část poletavého popílku a protože zrna CaO nemají slupku z CaSO^, je reakce se suchou vodní parou mnohem rychlejší, úplnější a účinnější. Následkem toho je celková aktivace vápna i odsiřovací efekt zvýšen. Způsob podle vynálezu umožňuje též snížit spotřebu aditiva, což vede k ekonomickým úsporám v nákladech na aditivum, a kromě toho též ke snížení množství deponií, jejichž ukládání je rovněž nákladné, a tedy k dalším ekonomickým úsporám v tomto směru. Protože je směs suché vodní páry a vápna aktivovaného parou zaváděna do spalin, jejichž teplota se blíží komínové teplotě spalin, tj. 50 až 120 °C, je afinita aktivovaného vápna k SO₂ podstatně vyšší než za vyšších teplot. Celý způsob je poměrně jednoduchý a málo náročný jak na investice, tak i na provozní náklady. Přitom zajištuje stejný odsiřovací efekt, jako četné vysoce účinně vápnově vápencové mokré vypírky s podstatně složitějším a nákladnějším zařízením.The process according to the invention removes the main drawback of dry calcium processes, which is that the CaO particle is wrapped around the fireplace when passing through the hearth and that even at temperatures above 1200 ° C the CaO activity may be lost due to its reaction with SO ₂ , which all reduces the degree of additive utilization and desulfurization. Because all quicklime and only a small fraction of the fly ash are subjected to the effect of dry steam, and because the CaO grains do not have a CaSO4 shell, the reaction with dry steam is much faster, more complete and more efficient. As a result, overall lime activation and desulfurization effect are increased. The method according to the invention also makes it possible to reduce the consumption of the additive, which leads to economical savings in the cost of the additive and, moreover, also to a reduction in the number of deposits which are also expensive to store, and thus to further economical savings in this direction. Since the mixture of dry water vapor and steam-activated lime is introduced into the flue gas at a temperature close to the flue gas temperature of 50 to 120 ° C, the affinity of activated lime for SO _{2 is} significantly higher than at higher temperatures. The whole process is relatively simple and low in terms of investment and operating costs. In doing so, it provides the same desulfurization effect as numerous highly efficient lime-limestone wet scrubbers with considerably more complex and costly equipment.

Příklad způsobu podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném obrázku. Jde o způsob odsiřování spalin hnědého uhlí ve výtopně teplárny.An example of a method according to the invention is shown schematically in the attached figure. It is a way of desulphurization of brown coal flue gases in a heating plant heating plant.

Kusové vápno obsahující méně než 1 % hmotnosti síranu vápenatého je ze skládky 21 kontinuálně dopravováno dopravníkem 20 do šachty _1. Tam je vápno vyhříváno částí spalin dodávanou šesti spalinovými tryskami ve funkci vyhřívače 4 zc spalinové trasy 10, od zdroje ί 1 spalin pomocí čerpadla 15 do šachty _1 nad parní trysky 5_. Protože jsou spalinové trysky ve funkci vyhřívače 4. nastaveny proti sobě na způsob proudového mlýna, rozmělňuje též proud spalin kusový vápenec na menší částečky, které mají teplotu dostatečně vysokou, aby vodní pára na nich nemohla kondenzovat. Tyto částečky padají mezi dvě parní trysky 5 mající rovněž funkci proudového mlýna, čímž se rozmělní na jemné částečky vápna, které začínají hydratovat na hydroxid vápenatý účinkem suché vodní páry. Směs páry a těchto částečně hydratovaných částeček vápna je nasávána pod tlakem, způsobeným parními tryskami ve funkci přístrojů 14 pro pohon směsi plynu a prachu, přes výpust ý, ventilátorový drtič 16, který dále rozmělňuje částečky, a dále do vstupu 7_ do cyklónového třídiče 2· V třídiči 2 se vytřídí hrubší částečky vápna, které se odvádějí ze dna třídiče 2^ zpětným potrubím 8 zpět do šachty _1 nad vyústění spalinových trysek ve funkci vyhřívače 4 a podrobují se opakovanému procesu rozmělňování. Pohyb plynné disperze částeček vápna je zajištován parními tryskami ve funkci přístroje 14 pro pohyb směsi plynu a prachu. Podobně je tomu též u odváděni směsi spalin', suché vodní páry a jemných částeček vápna, které se uskutečňuje výstupem 2 ^z třídiče 2 přes napojení 13 do spalinové trasy 10 do míst, kde už jsou spaliny předem poněkud ochlazeny směsí studeného vzduchu, přisávaného otvorem pro dopravník 20 v poklopu 17 a úniku části spalin ze šachty 1^. Tato chladná směs plynu se odvádí odvodem 18 plynu do spalinové trasy 10 před napojením 13. Při transportu částeček vápna v. plynu obsahujícím suchou vodní páru pokračuje hydratace oxidu na hydroxid vápenatý, který je u svého zrodu vysoce aktivní pro reakci s oxidem siřičitým. Tato reakce probíhá intenzivněji za nižších teplot, blízkých teplotám komínovým (50 až 120 °C). Nikde však ve spalinové trase 10 nesmí být dosaženo rosného bodu kyseliny sírové, či siřičité. Aby se prodloužila doba reakce S0₂ a Ca(0H)₂je zasazen do spalinové trasy 10 reaktor 19. Reakce pokračuje Iv odlučovači 12 prachu, v našem případě tkaninovém, kde se odloučí tuhý produkt reakce současně s poletavým popílkem. Odsířené spaliny se vyhánějí ventilátorem 22 do komína 23. Na laboratorním modelovém experimentálním zařízení simulujícím tento proces bylo dosaženo účinností odsiřování modelových spalin v rozmezí od 75 do 90 % hmotnostních.Lump lime containing less than 1% by weight of calcium sulfate is continuously conveyed from landfill 21 by conveyor 20 to shaft 1. There, the lime is heated by a portion of the flue gas supplied by the six flue nozzles as a heater 4 from the flue gas path 10, from the flue gas source 1 by means of a pump 15 to a shaft 1 above the steam nozzles 5. Since the flue nozzles in the function of the heater 4 are aligned with each other in the manner of a jet mill, the flue gas stream also disintegrates lump limestone into smaller particles having a temperature sufficiently high that water vapor cannot condense on them. These particles fall between the two steam nozzles 5, also having the function of a jet mill, thereby breaking up into fine lime particles that begin to hydrate to calcium hydroxide by the effect of dry water vapor. The mixture of steam and these partially hydrated lime particles is sucked under the pressure caused by the steam nozzles in the function of the gas and dust mixture propulsion devices 14, through the outlet, a fan crusher 16 that further comminutes the particles and further into the inlet 7 into the cyclone sorter. In the sorter 2, coarser lime particles are screened, which are discharged from the bottom of the sorter 2 through the return line 8 back to the shaft 1 above the outlet of the flue nozzles as a heater 4 and subjected to a repeated comminution process. The movement of the gaseous dispersion of lime particles is provided by the steam nozzles in the function of the apparatus 14 for moving the gas-dust mixture. Similarly, the exhaust gas mixture, dry water vapor and fine lime particles are discharged through the outlet 2 ^{of the} sorter 2 via the connection 13 to the exhaust gas path 10 to the points where the exhaust gas is already somewhat cooled by the cold air mixture sucked in conveyor 20 in the hatch 17 and leakage of a portion of the flue gas from the shaft 1. This cold gas mixture is discharged to the flue gas path 10 prior to the flue gas connection 13. During the transport of lime particles in the gas containing dry water vapor, hydration of the oxide to calcium hydroxide, which at its birth is highly active to react with sulfur dioxide, continues. This reaction proceeds more intensively at lower temperatures close to chimney temperatures (50 to 120 ° C). However, the dew point of sulfuric or sulfuric acid must not be reached anywhere in the flue gas line 10. To prolong the reaction of S0 ₂ and Ca (0H) ₂ is located in the flue gas paths 10 reactor 19. The reaction continues in the dust separator 12, in this case the fabric where the separated solid reaction product together with the fly ash. The desulphurized flue gas is blown by a fan 22 into the chimney 23. On a laboratory model experimental apparatus simulating this process, a desulfurization efficiency of the model flue gas in the range of 75 to 90% by weight was achieved.

Kromě všeobecných výhod způsobu podle vynálezu, uvedených výše, jsou zde ještě další výhody o tom, že umožňuje využívat nepodstatnou část (dvacetinu až padesátinu) objemu spalin k předehřátí vápna, aby nedocházelo nikde ke kondenzaci suché vodní páry. Tím se dosahuje úspor na energii, kterou by bylo jinak nutno dodávat z vnějšího zdroje. Kromě toho, ventilátorový drtič 16 vhodně zvyšuje stupeň jemnosti částeček vápna před jeho reakcí s SO_2> Dále, použití parních trysek ve funkci přístroje 14 pro pohon směsi spalin a vápna, vhodně prodlužuje dobu styku částeček CaO s vodní parou. Poklop 17 a odvod 18 plynu snižují znečištování ovzduší v okolí tohoto zařízení. Dobu styku vápna s vodní parou i reakci vápna s SO₂ konečně podstatně zvyšuje reaktor _1_9, což příznivě ovlivňuje účinnost odsiřování. Jako zdroj 2 suché vodní páry slouží v našem případě kotel, který je zdrojem 11 spalin.In addition to the general advantages of the process of the invention mentioned above, there are other advantages that it makes it possible to use an insubstantial part (twenty-fifths) of the flue gas volume to preheat lime to prevent condensation of dry water vapor anywhere. This achieves savings on energy that would otherwise have to be supplied from an external source. In addition, the fan crusher 16 appropriately increases the degree of fineness of the lime particles prior to its reaction with SO _2. Furthermore, the use of steam nozzles as a flue gas-lime propellant apparatus 14 suitably prolongs the contact time of the CaO particles with water vapor. The cover 17 and the gas outlet 18 reduce the air pollution around the device. The contact time of the lime with water vapor and the reaction of the lime with SO _{2 is} substantially increased by the reactor 19, which favorably affects the desulfurization efficiency. In our case, the boiler, which is the source of 11 flue gases, serves as the source 2 of dry water vapor.

Vynález může být použit všude, kde je nutno odsířit spaliny s obsahem oxidů síry, zejména u středních a menších zdrojů spalin hnědého uhlí, jako jsou menší elektrárny, teplárny, výtopny, apod.The invention can be used wherever it is necessary to desulfurize flue gas containing sulfur oxides, especially in medium and smaller sources of brown coal flue gas, such as smaller power plants, heating plants, heating plants, and the like.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for desulfurization of waste gases, in particular flue gas, by adding dry calcium additive containing oxide and / or calcium hydroxide, characterized in that the additive contains calcium sulfate in an amount of less than one hundredth of the weight of the additive and carbon dioxide in an amount of less than six hundredths the weight of the additive is heated to a temperature preventing condensation of water vapor on the additive but not higher than 400 ° C, then mixed with water vapor and comminuted by a water vapor stream, and if calcium oxide is present in the additive, it is hydrated The active gaseous dispersion containing calcium hydroxide and water vapor formed by these processes is introduced into the desulphurized waste gas having a temperature not exceeding 300 ° C after separation of the larger solid particles, and after the reaction of the calcium compounds with sulfur dioxide from the waste gas, with other rigid s separates the waste gas from the gas in the dust separator.

2. A process according to claim 1, wherein the heating of the additive before contact with the water vapor is effected by hot waste gases.