CZ287096A3 - Process of purifying combustion products - Google Patents

Description

Oblast techniky _:.^₀

Vynález se týká způsobu čištění zplodin spal o vání'/‘pri kterém se do proudu zplodin, vycházejících z pece, přidávají tekuté nebo práškové přísady, přičemž se přidávají olejovité organické látky na bázi minerálních olejů nebo přírodních olejů, načež se v dalším postupu přísady spolu s látkami, dříve obsaženými ve zplodinách, odlučují jako usazenina ve filtru.

Dosavadní stav techniky

Tento způsob podle vynálezu se týká těch čisticích metod, u nichž se z pece odváděný proud zplodin nejdříve mísí s přísadami, načež se proud zplodin v odlučovači opět zbavuje prachu a kapalných částic.

Typické zplodiny spalování, které lze způsobem podle vynálezu čistit, jsou zplodiny ze spaloven odpadků, ze slévárenských pecí a z pecí, v nichž se taví šrot.

Jako odlučovače slouží například tkaninové filtry, hadicové filtry, cyklóny, elektrostatické odlučovače nebo mokré odlučovače. ,..., ,

Přísady zlepšují odlučování škodlivých látek, například oxidů kovů, kyselých složek, organických uhlovodíků, dioxinů (PCDD) a furanů (PCDF), popřípadě ztěžují tvorbu určitých škodlivin.

Přísady většinou absorbují škodliviny tím, že se ško2 dliviny usazují nebo vážou na jejích specificky velký povrch. Někdy také přísady způsobují chemickou přeměnu škodlivin nebo blokování katalyzátorů, které vedou ke vzniku škodlivin.

Přísady spolu s látkami, obsaženými ve zplodinách, se v odlučovači opět odlučují.

Často se také horké zplodiny, vycházející z pece, před vstupem do odlučovače prudce ochlazují. Za tím účelem se do výstupního kanálu zplodin tryskami vstřikuje kapalina, většinou vodní zásaditý roztok. Společně s kapalinou mohou také být do zplodin zaváděny přísady v rozpuštěném nebo dispergovaném stavu. Kapalina se vypařuje a tím velmi rychle ochladí zplodiny pod kritickou teplotu, ve které se tvoří PCDD/PCDF. V důsledku toho, že je kapalina zásaditá, se neutralizují kyselé složky obsažené ve zplodinách.

Známé přísady, které se často vyskytují ve vzájemné kombinaci a jsou rozpuštěny ve vodě nebo se používají ve formě prášku a také ve spojení s látkami, s nimiž se obvykle ^? vyskytují, jsou aktivní uhlí, vápno (CaCO₃), vápenný hydrát

I (Ca(OH)₂), sloučeniny magnézia (MgO, MgCO₃ ) , uhličitan

Ul sodný (Na₂CO₃) a sloučeniny NH.

Γ ’ _ Z těchto přísad se dosahuje nej lepšího výsledku při odlučování PCDD/PCDF aktivním uhlím. Některé z dále vyjmenovaných přísad mohou za určitých okolností dokonce zlepšit tvorbu PCDD/PCDF. Aktivní uhlí však lze přidávat jen v omezeném množství, neboť jinak vzniká nebezpečí samovznícení usazenin z filtru. Navíc je také aktivní uhlí drahé.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit přísadu pro čistění kouřoi * vých zplodin, pro kterou platí tyto zásady:

- S přísadou je třeba dosáhnout stejně dobrých výsledků nebo lepších výsledků odlučování, než při použití aktivního uhlí.

- Přísada nesmí způsobovat snadnou zápalnost usazenin z filtru.

- Přísada musí být levná.

- Přísada nesmí způsobovat podstatnou změnu konzistence a složení usazenin ve filtru.

Tento úkol je vyřešen u způsobu čištění zplodin spalování, při kterém se do proudu zplodin, vycházejících z pece, přidávají tekuté nebo práškově přísady, přičemž se přidávají_ olejovitá organické látky na bázi minerálních olejů nebo přírodních olejů, načež se v dalším postupu přísady spolu s látkami, dříve obsaženými ve zplodinách, odlučují jako usazenina ve filtru, podle vynálezu, jehož podstatou je, že _______olej ovité organické látky se přidávají v množs-tví—1—až^ZOLO_____—₇ miligramů na normalizovaný krychlový metr zplodin, přičemž teplota proudu zplodin se reguluje tak, aby se tyto olejovíΛ té látky nemohly ani spálit, ani odpařit.

. ... . Jako .přísada.. se -použij í organické látky - na bázi mine- - ·rálních olejů nebo přírodních olejů, které se ve formě drobných kapiček vstřikují do odváděcího kanálu zplodin, přičemž se teplota zplodin upraví tak, aby se odpařila případně přítomná voda a aby se olejovité látky ani nespálily, ani neod-

pařily. Místo toho se na částečkách prachu ve zplodinách usazují olejové kapičky a tenké olejové vrstvy. V těchto kapičkách oleje a olejových vrstvách se rozpouštějí organické chlorové sloučeniny, například PCDD/PCDF. Jako čisticí mechanizmus se tím tedy využívá absorpce.

Některé skupiny organických látek také obsahují látky, které potlačují katalytické vlastnosti prachu ve zplodinách k vytváření PCDD/PCDF. To může být například způsobeno tím, že aktivní iony, které se v prachu vyskytují a jsou jako katalyzátor významné při tvorbě PCDD/PCDF, jsou vázány aminy, sulfonáty, deriváty glykolu a podobně, které se vyskytují v olejovitých organických látkách.

Při dalším postupu se z proudu zplodin opět odstraňují prach a kapalné částice již známými filtračními způsoby.

Olej ovité organické látky se jako olejová fáze v emulzi vody a oleje vstřikují do zplodin o teplotě, ve které vycházejí z pece. Absorpcí energie vody při jejím odpařování se *

zplodiny velmi rychle ochlazují pod kritickou teplotu, při které se tvoří PCDD/PCDF. Teplota zplodin by po odpaření vody ve vstřikované emulzi měla být v rozmezí 120 až 280°C, s výhodou však asi 200°C. Z hlediska technického i ekonomického jsou jako ochlazovací prostředky velmi vhodné emulze již použité při obrábění kovů nebo emulze z válcoven, zejména z válcoven hliníku, které jsou pro původní účel již nepoužitelné .

Množství přidávaných olej ovitých organických látek závisí na druhu a množství nečistot obsažených ve zplodinách.

Toto množství se pohybuje v rozmezí 1 až 200 miligramů na jeden normalizovaný krychlový metr zplodin. Většinou je však v rozmezí deseti až jednoho sta mg/Nm³ zplodin.

Pokud zplodiny, které se mají čistit, jsou již z jakýchkoliv důvodů ochlazeny pod teplotu, ve které se tvoří PCDD/PCDF, je ochlazování vodou, popřípadě zásaditým vodním roztokem zbytečné.

Převážně je třeba přidávat také zásadité přísady, například vápno, nebot ve zplodinách převažují kyselé složky, které je třeba neutralizovat.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení vynálezu je znázorněno na výkrese, který představuje schematické znázornění příkladu použití způsobu podle vynálezu, přičemž se zpracovávají zplodiny ze dvou bubnových pecí.

Příklady provedení vynálezu

Z nádrže _TJL_se_zaváděj„í^emulze__jpodle-ázynálezu—Z—dalšínádrže A se přivádějí zásadité přísady ve vodním roztoku. Přísady se vstřikují do odváděcího kanálu 2 zplodin. Na místě, ležícím ve směru proudění zplodin těsně za vstřikovacími tryskami 4, -se-v odváděcím-kanálu 2- zplodin měří- teplota již ochlazených zplodin. V závislosti na této teplotě se uvádějí do činnosti dopravní čerpadla 7, & a nastavují se na větší nebo menší čerpací výkon tak, aby teplota zplodin byla na měřeném místě přibližně konstantní a v ideálním případě byla v rozmezí 200 až 220°C.

. V dalším postupu procházejí zplodiny odlučovačem £, v němž se čistí od částeček prachu a od kapalných částic.

, t

Místo hotové emulze lze také do zplodin jednotlivě vstřikovat olejovité látky podle vynálezu, například jinak l již nepotřebný starý olej a voda, popřípadě zásaditý vodní r roztok. Je rovněž možné vstřikovat z nádrže emulzi s vysokým ý

| podílem oleje a z další nádrže vstřikovat vodu, popřípadě t zásaditý vodní roztok. Je také možno z třetí nádrže přivádět do zplodin případně potřebné zásadité přísady ve formě prášku nebo ve formě vysoce koncentrovaného roztoku. Tím je umožněno jednoduché proporcionální nastavování množství £ vstřikovaných organických látek vzhledem k množství zplodin — nebo vzhledem k množství škodlivin, učinit nastavování vstřikovaného množství vody závislým na požadované teplotě ~ proudu zplodin po odpaření vody a odměřování množství přidávaných zásaditých látek podle množství kyselých látek obsažených ve zplodinách.

Γ Přísady podle vynálezu byly vyzkoušeny pomocí dvou pe' ' cí, v nichž byl taven sekundární hliník z hliníkového šrotu, z hliníkových třísek a pěna z hliníkových slévárenských pecí.

Zplodiny z obou pecí se sloučí do jednoho odváděcího kanálu. Proud zplodin se ochladí a přidávají se přísady. Potom se zplodiny přivádějí do hadicového filtru, ve kterém se odlučují částečky prachu a kapalné částice.

Běžně se zplodiny ochlazují množstvím asi 300 litrů vody za hodinu, čímž klesne teplota zplodin asi na 200°C. Jako

přísada se v průběhu jedné hodiny přidává 15 kg práškového vápenného hydrátu (CaOH₂). Za jednu hodinu se ve filtru usat dí 100 až 200 kg prachu. Zplodiny, vycházející z hadicového filtru, tak zvaný čistý plyn, jsou přitom ještě znečistěný PCDD/PCDF v množství několika málo nanogramů na jeden normalizovaný krychlový metr.

Byl proveden srovnávací pokus se stejnou vsázkou do pecí a se stejným ohřevem. Do proudu zplodin bylo také vháněno stejné množství chladicí vody a přidáno stejné množství vápenného hydrátu. Navíc bylo do proudu zplodin vstřikováno v průběhu jedné hodiny ještě deset litrů upotřebené olejové emulze z válcovny.hliníku, a to na tom místě, na kterém byla také vstřikována voda. Emulze sestávala z 90% z vody a z 10% z olejovitých organických látek podle vynálezu. Dohromady se sloučily tak, že obsahovaly 80% středně viskózního minerálního oleje, 5% přírodních olejů, 10% neionogenních emulgátorů a 5% ionogenních emulgátorů - derivátů kyseliny sulfonové a etalonaminových mýdel. Tím se obsah PCDD/PCDF v čistém plynu snížilnavícenež0,5nanogramůna^normalizovaný krychlový metr, tedy asi na 10% původní hodnoty.

Množství, konzistence a obsah PCDD/PCDF v usazenině filtru byly u obou porovnávaných metod téměř stejné.

-Přesto,- že —při -přídavku olej ovitých—organických látek podle vynálezu do odváděčího kanálu zplodin, měl čistý plyn ýýrazně snížený obsah PCDD/PCDF, nebylo v usazeninách filtru zjištěno žádné významné zvýšeni obsahu PCDD/PCDF. To dokládá, že látky podle vynálezu nejen absorbují PCDD/PCDF, ale také zabraňují jejich vzniku.

Hmotnost přidaných organických látek podle vynálezu činila méně jako jedno procento hmotnosti usazenin ve filtru.

t

Z toho je zřejmé, že by bylo možno přidávat do zplodin ještě mnohem více organických látek podle vynálezu, aniž by tím usazenina z filtru byla nebezpečně zápalná.

Z toho je také zřejmé, že jako přísadu je možno bez problému přidávat takové množství olejovitých organických látek, aby se tím dosáhlo stejné účinnosti čištění jako přísadou maximálně možného množství aktivního uhlí.

Organické látky podle vynálezu, přidávané do zplodin, jsou v každém případě mnohem levnější než srovnatelně vhodné aktivní uhlí, srovnatelné co do účinků přísady. Pokud je tedy možno použít upotřebené oleje a upotřebené emulze, je tím dokonce možno odstranit náklady na likvidaci těchto látek.

ZMENENE—PATENTOVÉ—NÁROKY

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   Ck (pru aerot^· ''' \ /

   Způsob čištěni'zplodin spalování, u kterého se do zplodin, vycházejících z pece, přidávají práškovité přísady, načež se v dalším postupu přísady spolu s látkami původně obsaženými v proudu zplodin odlučují ve tkaninovém filtru, vyznačující se tím, že se do zplodin, obsahujících práškovité přísady, před jejich vstupem do tkaninového filtru, přidávají olejovité látky v množství v rozmezí l až 200 miligramů na normalizovaný krychlový metr zplodin, přičemž se teplota zplodin zredukuje ochlazením tak, aby se tyto olejovité látky ani nespálily, ani se neodpařily.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako tkaninový filtr použije hadicový filtr.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující >

   fw, se tím, že se jako organická olejovitá látka použi je. použitýi olej ........... , . —.— ...—
4. 4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující setím, že se organické olejovité látky přivádějí do proudu zplodin jako olejová fáze emulze sestávající z vody a oleje.
5. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že se jako emulze vody a oleje použije emulze t

   pro zpracování kovů, která je pro původní účel+již nepotřebná.
6. 6. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že se jako emulze vody a oleje použije válcovací emulze, která je pro původní účel již nepotřebná.
7. 7. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se teplota proudu zplodin nastavuje tak, že se do proudu zplodin současně s olejovitými látkami přivádí voda, která se v proudu zplodin odpaří.
8. 8. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že současně s olejovatými látkami se do proudu zplodin přivádí zásaditý vodní roztok, z něhož se v dalším průběhu odpaří voda.
9. 9. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyzná č u jí c í s e tím, že současně s olejoví tými látkami se do proudu zplodin zavádějí zásadité přísady v práškovém stavu.