CZ20998A3 - Způsob čištění plynů obsahujících škodlivé látky a zařízení k provádění způsobu - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu čištění plynů obsahujících škodlivé látky, zejména kouřových plynů, jehož součástí je přidávání aditiva do proudu plynu obsahujícího škodliviny, oddělování aditiva z proudu plynu, meziskladování aditiva a regulace hladiny jeho náplně, odvádění jeho eventuálního přebytku a přivádění aditiva zpět do proudu plynu. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu, které je tvořeno alespoň jedním dílčím zařízením k dávkování čerstvého aditiva do proudu plynu obsahujícího škodliviny, alespoň jedním potrubím pro přívod plynu obsahujícího škodliviny, alespoň jedním filtrem, alespoň jedním potrubím pro odvod vyčištěného plynu, alespoň jedním dílčím zařízením pro meziskladování aditiva a regulaci hladiny jeho náplně a pro odloučení jeho eventuálního přebytku a alespoň jedním dílčím zařízením k dávkování aditiva recyklovaného zpět do proudu plynu. Pod pojmem aditivum je přitom třeba rozumět veškerá reagenční a/nebo adsorpční činidla sloužící k tomu, aby vázala příslušné škodliviny v surovém plynu, resp. reagovala se škodlivinami, a tím umožnila jejich zachycení.

Dosavadní stav techniky

Způsob a zařízení k čištění plynů obsahujících škodliviny, zejména kouřových plynů tohoto druhu, jsou známy např. z AT patentu č. 401 890, ve kterém se podle vynálezu vytváří vířivá vrstva drobných částic inertního materiálu a aditivum se přivádí do této vířivé vrstvy nebo nad ni.

• ·

- 2 Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol vytvořit způsob čištění plynů obsahujících škodlivé látky, zejména kouřových plynů, který umožní jednoduše a tím i ekonomicky zvýšit účinnost čisticího procesu.

Uvedený úkol řeší způsob čištění plynů obsahujících škodlivé látky, jehož součástí je přidávání aditiva do proudu plynu obsahujícího škodliviny, oddělování aditiva z proudu plynu, meziskladování aditiva a regulace hladiny jeho náplně, odvádění jeho eventuálního přebytku a přivádění aditiva zpět do proudu plynu, a jehož podstata spočívá v tom, že aditivum oddělené z proudu plynu se v podstatě samotíží dopravuje do zařízení k meziskladování, meziskladované aditivum, které má být recirkulováno do proudu plynu, je dávkováno do proudu plynu pohybujícímu se v podstatě vertikálně vzhůru v množství aditiva v poměru k objemu plynu od 50 do 10000 g/m³, s výhodou od 500 do 5000 g/m³. Podle vynálezu je tudíž aditivum meziskladováno bez vlastních dopravních zařízení. Meziskladování přitom slouží k homogenizaci aditiva a k tomu, aby v systému nedošlo k tzv. krátkému spojení. Z meziskladování je aditivum dávkováno přímo do proudu plynu pohybujícího se vertikálně vzhůru a je proudem strháváno směrem vzhůru. V důsledku přítomnosti velkého množství recirkulovaného aditiva v hodnotách od 50 do 10000 g na m³ plynu odlišuje se chování dvoufázové směsi tvořené plynem se škodlivinami a aditivem výrazně od chovám čistého plynu. Rozdíl vůči čistému plynu je dán výrazně odlišnou hustotou a odlišnou zdánlivou viskozitou směsi. Mimořádná hospodárnost způsobu vyplývá právě z kombinace velkého množství přiváděného aditiva spolu s relativně nízkými tlakovými ztrátami, které jsou pro tento způsob příznačné. Způsob podle vynálezu se vyznačuje obzvláštní jednoduchostí.

Přívod recirkulátu do proudu surového plynu lze zlepšit tím, že se recirkulované aditivum přidává do plynu obsahujícího škodliviny v úseku se zvýšenou rychlostí proudu plynu. Toho lze dosáhnout zúžením světlého průřezu potrubí vedoucího plyn, např. použitím Venturiho trubice.

- 3 Čisticí účinek se při zachování jednoduchosti způsobu zvýší tím, že se plyn se škodlivinami nepřímo vlhčí a chladí. Tak je možno vypustit kroky, která jsou u původního způsobu nezbytné k ochlazení surového plynu.

S výhodou se plyn se škodlivinami chladí nepřímo, tj. mimo proud plynu tak, že se recyklované meziskladované aditivum zvlhčuje, s výhodou postřikuje chladicí kapalinou, zejména vodou. K ochlazování a vlhčení plynu dochází po přivedení zvlhčeného aditiva do proudu surového plynu odpařením chladicího media obsaženého v aditivu. Rovněž tento charakteristický rys popisovaného způsobu přispívá k jednoduchosti tohoto způsobu, neboť odpadnou obvyklé kroky nutné k ochlazení přiváděného surového plynu a tím i průvodní jevy, jako je zanášení a koroze.

Vynález si dále klade za úkol vytvořit zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, které je obzvláště jednoduché a má tudíž nízké výrobní náklady, vyznačuje se vysokou účinností čištění, vysokou průchodností a úsporami energie při provozu. Dalším úkolem je zkrátit čas nutný na odstávky k čištění a tím zvýšit využitelnost zařízení.

Tento úkol řeší zařízení k provádění popsaného způsobu, které je tvořeno alespoň jedním dílčím zařízením k dávkování aditiva do proudu plynu obsahujícího škodliviny, alespoň jedním potrubím pro přívod plynu obsahujícího škodliviny, alespoň jedním filtrem, alespoň jedním potrubím pro odvod vyčištěného plynu, alespoň jedním dílčím zařízením pro meziskladování aditiva a regulaci hladiny jeho náplně a pro odloučení jeho eventuálního přebytku a alespoň jedním dílčím zařízením k dávkování aditiva recyklovaného zpět do proudu plynu , jehož podstata spočívá v tom, že zařízení pro meziskladování aditiva a regulaci hladiny jeho náplně a pro odloučení jeho eventuálního přebytku je umístěno pod filtrem, mezi priváděcím potrubím a filtrem je bezprostředně vedle filtru umístěno alespoň jedno v podstatě vertikální reagenční potrubí, přičemž v reagenčním potrubí plyn proudí směrem vzhůru, a zařízení k dávkování aditiva ústí v reagenčním potrubí. Jelikož se • · · · • ·

- 4 zařízení pro meziskladování aditiva a regulaci hladiny jeho náplně a pro odloučení jeho eventuálního přebytku nachází přímo pod filtrem, dopravuje se aditivum oddělené z proudu plynu do zařízení pro meziskladování aditiva a regulaci hladiny jeho náplně a pro odvádění jeho eventuálního přebytku pouze samotíží, bez zvláštního dopravního zařízení. Odtud dochází prostřednictvím dávkovacího zařízení k recyklaci aditiva do reagenčníko potrubí, které je konstruováno tak, že se nachází bezprostředně vedle filtru, takže je nutno překlenout jen relativně malou recyklační vzdálenost. Díky tomu lze za přijatelné energetické náročnosti recyklovat do proudu plynu značné množství aditiva. Aditivum je strháváno proudem plynu směřujícím v reagenčním potrubí vzhůru a přitom zbavuje plyn škodlivin. Reagenční potrubí je v podstatě tvořeno jednoduchou troubou bez jakýchkoliv mechanických vestaveb, jako jsou dělicí plechy, lopatky a pod. Tím, že jsou v potrubí začleněny pouze úseky bez vestaveb, zvýší se rychlost proudění surového plynu, aniž by tlakové ztráty a energetická náročnost překročily únosnou míru. Vyšší rychlost proudu plynu umožní lepší rozptýlení recyklovaného aditiva bez použití dodatečných zařízení, jako je např. vířivá vrstva. Výsledkem pak je zvýšená průchodnost celého zařízení. Jednoduchá konstrukce též snižuje nebezpečí ucpávání recirkulačního potrubí a ve svém důsledku zkracuje dobu odstávek a zvyšuje tak využitelnost zařízení. Zároveň se zde nabízí možnost vytvořit zařízení jednoduché a kompaktní konstrukce.

Ve výhodném provedení je zařízení k dávkování aditiva zaústěno v úseku reagenčního potrubí, které má zúžený světlý průřez, např. ve tvaru Venturiho trubice, anebo nad tímto úsekem. Jestliže se přivádí recirkulát v úseku Venturiho trubice, v němž v důsledku zúženého průřezu proudí surový plyn vyšší rychlostí než v přiváděcím potrubí, docílí se homogenního rozdělení aditiva v proudu surového plynu a tím se zefektivní Čištění plynu od škodlivin.

U jednoho provedení zařízení podle vynálezu je dílčí zařízení pro meziskladování aditiva a regulaci hladiny jeho náplně a pro odloučení jeho eventuálního přebytku s výhodou tvořeno sběrnou výsypkou s vynášecím šnekovým dopravníkem a odlučo• ·

• · • · · · • · • · vačem, umístěnou pod filtrem resp. pod filtrovým žlabem opatřeným šnekovým dopravníkem filtru. To představuje jednoduchou variantu meziskladování aditiva. Materiál přitom postupuje podél skloněných stěn sběrné výsypky směrem dolů a a ve spodní části výsypky se zhutňuje. Eventuální přebytek aditiva se odlučuje pomocí šneku nebo jiného zařízení a odvádí se do kontejneru k likvidaci. Recirkulát je veden zpět do proudu plynu. Je-li žádoucí omezit konstrukční výšku celého zařízení, provede se pod filtrem žlab se šnekovým dopravníkem a aditivum odloučené ve filtru se dopraví k výtokověrnu potrubí o menším průřezu než je průřez celého filtru. Pak lze konstruovat vespod umístěnou sběrnou výsypku nižší, a tím se redukuje jak celková výška zařízení, tak i náklady na materiál a montáž.

V dalším provedení zařízení podle vynálezu je umístěno dávkovači zařízení bezprostředně pod sběrnou výsypkou. V tomto případě je možno recyklovat meziskladované aditivum přímo do proudu plynu obsahujícího škodliviny, bez použití dalších dopravních zařízení.

Vyžaduje-li se chlazení plynů obsahujících škodliviny, lze to provádět pomocí známého předřazeného vstřikovacího chladiče. V alternativním provedení zařízení podle vynálezu může být zařízení k vlhčení a chlazení plynů se škodlivinami umístěno mimo proud plynu. Tímto nepřímým vlhčením a chlazením je zadaný úkol řešen ještě účinněji. Vlhkost navíc zlepšuje reakci mezi aditivem a Škodlivinami, které se mají odstranit z plynu. Při použití nepřímého vlhčení a chlazení lze vypustit doposud používaná chladicí zařízení, např. vstřikovací chladič (quench). Ve známých zařízeních se zabudovanými vstřikovacími chladiči bylo možné zvýšit rychlost surového plynu v priváděcím potrubí jen za cenu vysokých tlakových a energetických ztrát.

S výhodou je dílčí zařízení k vlhčení a chlazení plynu se škodlivinami tvořeno alespoň jednou tryskou k postřikování meziskladováného aditiva určeného k recyklaci, a to k postřikování zejména vodou. Surový plyn je tak chlazen nepřímo recyklovaným aditivem Jelikož se kapalina nevstřikuje do proudu plynu, v němž • ·

- 6 jsou přítomny i kyselé sloučeniny, jakožto součásti škodlivin, nýbrž vně proudu plynu, v místě kde se nachází pouze aditivum bez kyselých sloučenin, snižuje se nebezpečí koroze přiváděcího potrubí a dalších dílů zařízení. Tím se buď zvýší životnost dílů nebo to umožní použít méně nákladné konstrukční materiály. Není třeba klást tak vysoké požadavky na jejich korozivzdornost. Chlazení plynů probíhá nepřímo - vlhčením aditiva recyklovaného do proudu plynu, a to odebíráním skupenského tepla odpařování chladicí kapaliny.

Pokud je zařízení k postřikování chladicí kapaliny - nejlépe tryska - s výhodou umístěno ve sběrné výsypce tak, že postřikuje povrch meziskladovaného aditiva určeného k recyklaci, snižují se dále náklady na vlhčení a chlazení. Není totiž nutno atomizovat chladicí kapalinu na drobné kapky, neboť v důsledku mikropórů i makropórů má aditivum velký povrch. Naproti tomu musí být u známých vstřikovacích chladičů voda přiváděná do proudu plynu rozptýlena ve velmi jemných kapkách.

Aby byla tryska k postřikování aditiva chladicí kapalinou chráněna před znečištěním padajícím aditivem, je tryska s výhodou obklopena ochrannou trubkou.

Obrázky na výkresech

Dále bude vynález objasněn na dvou příkladech výhodných provední zařízení k čištění kouřových plynů podle vynálezu s odkazem na výkresy, na nichž obr. 1 představuje schéma zařízení k čištění kouřových plynů s nepřímým vodním chlazením a obr. 2 variantní zařízení k čištění kouřových plynů se sníženou stavební výškou.

Příklady provedení vynálezu

U zařízení zobrazeného schmaticky na obr. 1 se jedná o zařízení k čištění kouřových plynů, vyskytující se v řadě průmyslových odvětví. Kouřové plyny obsahující • · · · • ·

• · · • · · · · ·

- 7 škodlivé látky se do zařízení přivádějí přiváděcím potrubím 1. Do kouřových plynů v přiváděcím potrubí 1 se dávkují aditiva - reagenční a/nebo adsorpční činidla - nutná k vyčištění kouřových plynů, která jsou uložena - meziskladována v zásobníku 2, a to prostřednictvím dávkovacího zařízení 3, např. dávkovacího šneku. Aditiva mají obvykle podobu velmi jemných částic. Teoreticky je přivádění čerstvého aditiva možné na libovolném místě zařízení. Kouřové plyny postupují zespodu do reagenčního potrubí 18, umístěného v podstatě vertikálně, a poté svrchu do filtru 5 . Reagenční potrubí 18 sestává v daném případě pouze z trouby nebo z obdobného tvaru, s výhodou kruhového nebo oválného průřezu. U popisovaného příkladu provedení má reagenční potrubí 18 úsek se zúženým průřezem, např. ve tvaru Venturiho trubice 4. Filtr 5 může být proveden např. jako hadicový filtr s řadou filtračních hadic. Před filtračními hadicemi může být zařazena předseparace pomocí lamel. Vyčištěný plyn je vypouštěn odváděcím potrubím 6 pomocí ventilátoru 7 do atmosféry. Na spodní sránu filtru 5 navazuje sběrná výsypka 8, podél jejíchž stěn klesá materiál, odpadající z hadic při čištění filtru 5. Ve spodní části sběrné výsypky 8 je umístěn vynášecí šnek 9, který vynáší eventuální přebytek aditiva přes odlučovač 10 do kontejneru 11. Vynášecí šnek 9 a odlučovač 10 definují maximální objem resp. maximální hladinu 17 náplně ve sběrné výsypce 8. Na spodním konci sběrné výsypky 8 je umístěno dávkovači zařízení 12, na kterém lze nastavit množství recyklovaného aditiva a tím zajistit rovnoměrný tok materiálu. Dávkovači zařízení 12 může být provedeno jako dávkovači šnek. Recirkulovaný podíl aditiva se do proudu surového plynu přivádí s výhodou v úseku venturiho trubice 4 nebo těsně nad ní.

Jelikož je přívod surových plynů konstrukčně proveden podle vynálezu přiváděcím potrubím zespodu, může být vertikální reagenční potrubí 18 umístěno velmi těsně vedle filtru 5. Díky tomuto uspořádání je cesta recirkulátu krátká a tím se snižuje nebezpečí ucpávání, což dále umožňuje vyšší průchodnost recirkulovaného aditiva a tím vyšší podíl recirkulace. Je možno dále zvýšit přebytek aditiva a zařízení pak není citlivé na kolísání obsahu škodlivin v surovém plynu. Zúžení průřezu reagenčního potrubí 18 v úseku Venturiho trubice 4 má za následek zvýšení rychlosti proudění a • · • · · ·

- 8 tím lepší strhávání recyklovaného aditiva. Místo použití Venturiho trubice 4 je možno zvolit jednoduchou konstrukci zařízení, ve které se při akceptovatelné tlakové a energetické ztrátě zvýší rychlost proudění surového plynu v celém zařízení.

Pokud se vyžaduje chlazení kouřových plynů, pak se to podle vynálezu provádí vstřikováním chladicí kapaliny, zejména vody, na povrch meziskladovaného aditiva nebo do aditiva padajícího pod filtrem 5. S výhodou je tryska 13 ke vstřikování chladicí kapaliny umístěna ve sběrné výsypce 8 nad vynášecím šnekem 9. K zajištění ochrany trysky 13 před padajícím materiálem je tryska 13 s výhodu obklopena soustředně probíhající ochrannou trubkou 14, kterou proudí vzduch. Otáčení vynášecího šneku 9 přivádí tvořící se povrch materiálu do neustálého pohybu. Vynášecí šnek 9 reguluje rovněž hladinu 17 aditiva meziskladovaného ve sběrné výsypce 8. Vzhledem k tomu, že má materiál mimořádně velký povrch, není jej nutno postřikovat jemně rozptýlenými kapkami, jak by tomu bylo v případě chlazení surového plynu před vertikálním reagenčním potrubím 18. Nadto se podle vynálezu přidává chladicí kapalina v místě mimo proud plynu, čímž se snižuje nebezpečí koroze. U známých zařízení se surové plyny chladí v přiváděcím potrubí, např. vstřikovacím chladičem, a to před počátkem aplikace aditiva. Přitom se tvoří na vnitřních stěnách potrubí kapky kondenzátu chladicí kapaliny, které obsahují kyselé složky kouřového plynů a korodují potrubí. To snižuje životnost zařízení a zvyšuje náklady na údržbu, případně zvyšuje výrobní náklady při použití trvanlivějších materiálů ke konstrukci potrubí. V zařízení podle vynálezu se chladí nepřímo, postřikováním recyklovaného aditiva.

Sběrná výsypka 8 podle obr. 1 musí mít určitý minimální sklon, aby materiál postupoval dolů samotíží a aby nedocházelo k usazování materiálu na stěnách. Tím je podmíněna určitá minimální výšku sběrné výsypky 8, a zvětšuje se tím stavební výška celého zařízení. Na snížení stavební výšky a tím na úsporu materiálových a montážních nákladů je zaměřeno variantní provedení zařízení podle obr. 2, ve kterém navazuje na spodní stranu filtru 5 namísto sběrné výsypky 8, viz obr. 1, • · · ·

- 9 filtrový žlab 15, který má svůj vlastní šnek 16 k přepravě materiálu. Sběrná výsypka 8 umístěná pod filtrovým žlabem 15 může pak být podstatně menší. Tím se redukuje celková výška zařízení. Eventuální chlazení kouřových plynů se děje vstřikováním chladicí vody nebo kapaliny pomocí trysky 13.

Zařízení podle vynálezu se vyznačuje jednoduchostí plynoucí z toho, že pomíjí známé vstřikovací chlazení (quench) na straně vstupujících plynů a dopravníky pro recirkulát. Kromě toho dochází podle vynálezu ke zvýšení trvanlivosti zařízení eventuálním užitím nepřímého chlazení surového plynu, anebo je možno ušetřit náklady na ušlechtilé korozi vzdorné materiály. U zařízení podle vynálezu je možno docílit v přívodním potrubí obsahu pevných látek v plynu obsahujícím škodliviny mezi 50 až 10000 g/m³, s výhodou mezi 500 až 5000 g/m³.

Claims (12)

1. Způsob čištění plynů obsahujících škodlivé látky, jehož součástí je přidávání aditiva do proudu plynu obsahujícího škodliviny, oddělování aditiva z proudu plynu, meziskladování aditiva a regulace hladiny jeho náplně, odvádění jeho eventuálního přebytku a přivádění aditiva zpět do proudu plynu, vyznačující se tím, že aditivum oddělované z proudu plynu se v podstatě samotíží dopravuje do zařízení k meziskladování, meziskladované aditivum, které má být recirkulováno do proudu plynu, se dávkuje do proudu plynu pohybujícího se v podstatě vertikálně vzhůru v množství aditiva v poměru k objemu plynu od 50 do 10000 g/m³, s výhodou 500 až 5000 g/m³.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se recirkulované aditivum přidává do plynu obsahujícího škodliviny v úseku se zvýšenou rychlostí proudu plynu.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se plyn obsahující škodliviny vlhčí a chladí nepřímo.

4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se plyn obsahující škodliviny zvlhčuje a chladí nepřímo vlhčením meziskladováného aditiva určeného k recirkulaci, s výhodou jeho postřikováním chladicí kapalinou, zejména vodou.

5. Zařízení k provádění způsobu podle alespoň jednoho z nároků 1 až 4, které je tvořeno alespoň jedním dílčím zařízením k dávkování aditiva do proudu plynu obsahujícího škodliviny, alespoň jedním potrubím pro přívod plynu obsahujícího škodliviny, alespoň jedním filtrem, alespoň jedním potrubím pro odvod vyčištěného plynu, alespoň jedním dílčím zařízením pro meziskladování aditiva a regulaci hladiny ♦ · · · · · jeho náplně a pro odloučení jeho eventuálního přebytku a alespoň jedním dílčím zařízením zařízením k dávkování aditiva recyklovaného zpět do proudu plynu, vyznačující se tím, že zařízení pro meziskladování aditiva a regulaci hladiny jeho náplně a pro odloučení jeho eventuálního přebytku je umístěno pod filtrem (5), mezi přiváděcím potrubím (1) a filtrem (5) je bezprostředně vedle filtru (5) umístěno alespoň jedno v podstatě vertikální reagenční potrubí (18), přičemž v reagenčním potrubí (18) plyn proudí směrem vzhůru, a zařízení (12) k dávkování aditiva ústí v reagenčním potrubí (18).

6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že dílčí zařízení (12) k dávkování aditiva je zaústěno v úseku reagenčního potrubí (18), které má zúžený světlý průřez, např. ve tvaru Venturiho trubice (4), anebo nad tímto úsekem.

7. Zařízení podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že dílčí zařízení pro meziskladování aditiva a regulaci hladiny jeho náplně a pro odloučení jeho eventuálního přebytku je tvořeno sběrnou výsypkou (8) s vynášecím šnekovým dopravníkem (9) a odlučovačem (10), umístěnou pod filtrem (5) resp. pod filtrovým žlabem (15) opatřeným šnekovým dopravníkem (16) filtru.

8. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že dávkovači zařízení (12) je umístěno bezprostředně pod sběrnou výsypkou (8).

9. Zařízení podle některého z nároků 5 až 8, vyznačující se tím, že má alespoň jedno zařízení k vlhčení a chlazení plynů se škodlivinami umístěno mimo proud plynu.

10. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že dílčí zařízení k vlhčení a chlazení plynu se škodlivinami je tvořeno alespoň jednou tryskou (13) k postřikování meziskladovaného aditiva určeného k recyklaci, zejména k postřikování vodou.

11. Zařízení podle nároku 10, vyznačující se tím, že tryska (13) je umístěna ve sběrné výsypce (8) k rozstřikování chladicí kapaliny zejména na povrch meziskladovaného aditiva určeného k recyklaci.

12. Zařízení podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že tryska (13) je s výhodou obklopena ochrannou trubkou (16).