CZ290490B6 - Způsob sniľování obsahu oxidů dusíku NOx ve spalinách a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents
Způsob sniľování obsahu oxidů dusíku NOx ve spalinách a zařízení k provádění tohoto způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ290490B6 CZ290490B6 CZ19973774A CZ377497A CZ290490B6 CZ 290490 B6 CZ290490 B6 CZ 290490B6 CZ 19973774 A CZ19973774 A CZ 19973774A CZ 377497 A CZ377497 A CZ 377497A CZ 290490 B6 CZ290490 B6 CZ 290490B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- flue gas
- phosphorus
- emulsion
- water
- liquid
- Prior art date
Links
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 106
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000009467 reduction Effects 0.000 title description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 91
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 80
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 53
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 232
- AWCFVNSXJPJXNT-UHFFFAOYSA-N phosphanylidyne-(phosphanylidyne-$l^{5}-phosphanylidene)-$l^{5}-phosphane Chemical compound P#P=P#P AWCFVNSXJPJXNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 59
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 claims description 45
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 34
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 31
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 238000005200 wet scrubbing Methods 0.000 claims description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 11
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 claims 1
- 229910002089 NOx Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 abstract description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003595 mist Substances 0.000 abstract 2
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 abstract 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 18
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 18
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 10
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 8
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- -1 oxygen radicals Chemical class 0.000 description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 2
- 231100001243 air pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 2
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 2
- VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus hexaoxide Chemical compound O1P(O2)OP3OP1OP2O3 VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- SQPVQGHHSGWUEP-UHFFFAOYSA-N O.[P] Chemical compound O.[P] SQPVQGHHSGWUEP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000011956 best available technology Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- LFGREXWGYUGZLY-UHFFFAOYSA-N phosphoryl Chemical class [P]=O LFGREXWGYUGZLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000008237 rinsing water Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- OBSZRRSYVTXPNB-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus Chemical compound P12P3P1P32 OBSZRRSYVTXPNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/346—Controlling the process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/343—Heat recovery
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/56—Nitrogen oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/60—Simultaneously removing sulfur oxides and nitrogen oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/77—Liquid phase processes
- B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J2215/00—Preventing emissions
- F23J2215/10—Nitrogen; Compounds thereof
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J2217/00—Intercepting solids
- F23J2217/50—Intercepting solids by cleaning fluids (washers or scrubbers)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J2219/00—Treatment devices
- F23J2219/40—Sorption with wet devices, e.g. scrubbers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Chimneys And Flues (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Zp sob spo v v tom, e se p°iprav emulze (39) kapaln ho fosforu P.sub.4.n. ve vod ve zvolen m pom ru fosforu P.sub.4 .n.a vody, odm °en mno stv emulze (39) se jemn rozptyluje do spalin v m st vst°ikov n , na e se iniciuje oxidace fosforu P.sub.4.n. a oxidu dusnat ho NO v plynn f zi spalin p°i teplot od 180 .degree.C do 280 .degree.C, odstra uje se oxid dusi it² NO.sub.2.n. ze spalin ve zvolen vzd lenosti ve sm ru proud n za m stem vst°ikov n podroben m spalin mokr mu i t n , p°i em se vzd lenost zvol tak, e oxidace fosforu P.sub.4.n. a oxidu dusnat ho NO je asov i prostorov odd lena od mokr ho i t n . Za° zen na sni ov n obsahu oxid dus ku NO.sub.x.n. ve spalin ch v p° vodn m potrub (51) spalin obsahuje prost°edky na p° pravu emulze (39) kapaln ho fosforu P.sub.4.n. ve vod ve zvolen m pom ru fosforu P.sub.4.n. a vody, prost°edky pro jemn rozptylov n odm °en ho mno stv emulze (39) do p° vodn ho potrub (51) spalin v m st vst°ikov n , prost°edky pro regulov n teploty spalin v protiproud sti p° vodn ho potrub (51) spalin bezprost°edn nad m stem vst°ikov n , a pro iniciaci oxidace fosforu P.sub.4.n. a oxidu dusnat ho NO v plynn f zi spalin p°i teplot od 180 .degree.C do 280 .degree.C a prost°edky pro mokr i t n , p°ipojen k p° vodn mu potrub (51) spalin pro odstra ov n oxidu dusi it ho NO.sub.2.n. ze spalin.\
Description
Způsob snižování obsahu oxidů dusíku NOX ve spalinách a zařízení k provádění tohoto způsobu
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu snižování obsahu oxidů dusíku NOX ve spalinách a zařízení k provádění tohoto způsobu. Vynález se zejména vztahuje na věžové mokré pračky pro odstraňování nežádoucích látek znečišťujících ovzduší, například tuhých částic, plynů vytvářejících kyselý déšť, organických toxických látek, zápachu, a podobně, z proudu vyfukovaných spalin, produkovaných parními kotli v průmyslové, obchodní a institucionální sféře, zejména pro odstraňování oxidů dusíku NOX.
Dosavadní stav techniky
Podnět k vyvinutí hospodárné technologie, zaměřené na snižování emisí oxidů dusíku NOX ze všech stacionárních spalovacích zdrojů, byl dán v roce 1990 právním předpisem o úpravě zákona o čistém ovzduší, vydaným Kongresem Spojených států amerických. Publikace EPA-453/R-94022, vydaná Agenturou pro ochranu životního prostředí, jasně stanoví, že nový časový rozvrh snižování oxidů dusíku NOX bude aplikován u kotlů v průmyslové obchodní a institucionální sféře, které mají na vstupu tepelný výkon v rozmezí od 0,2 MW do 440 MW a to zejména u kotlů, které emitují více než 25 tun oxidů dusíku NOX ročně. Takové množství emisí oxidů dusíku NOX ročně může produkovat kotel parního ústředního topení o jmenovitém výkonu 5 MW, který spaluje olej, nebo kotel parního ústředního topení o jmenovitém výkonu 10 MW, který spaluje plyn.
Existuje řada způsobů jak snižovat emise oxidů dusíku NOX ze stávajících parních kotlů. Modifikace spalovacího procesu jsou obvykle nejjednodušší a nejlevnější.
Typickými příklady jsou:
- přechod na palivo o nízkém obsahu dusíku N;
- minimalizace používání přebytečného vzduchu;
- snížení teploty spalování vstřikováním.vody nebo páry;
- zkrácení doby pobytu v zóně plamene;
- recyklace a znovuspálení veškerých spalin nebo jejich částí;
- instalace dohoříváku; nebo
- instalace nového hořáku, který produkuje oxidy dusíku NOX na nízké úrovni.
Jiné technologie na snižování emisí oxidů dusíku NOX zahrnují určitou formu zpracování či úpravy spalin.
Tři hlavní podskupiny jsou:
- selektivní katalytická redukční reakce nebo selektivní nekatalytická redukční reakce mezi oxidy dusíku NOX a amoniakem nebo močovinou, produkující dusík N2;
- mokré praní proudu plynu oxidačním činidlem čili převedení oxidu dusnatého NO na rozpustný oxid dusičitý NO2, nebo použití absorpčního činidla specificky pro absorbci oxidu dusnatého NO; nebo
- použití elektrickým výbojem vytvořených vysoce reaktivních volných radikálů o krátké životnosti.
Z technologií, jejichž instalací lze vylepšit stávající zařízení z hlediska snižování emisí oxidů dusíku NOX, které jsou v současnosti oblíbené mezi vlastníky parních kotlů v průmyslové, obchodní a institucionální sféře, se jako nejlepší jeví trojitá modifikace, zahrnující přechod na zemní plyn, instalaci nového hořáku, který produkuje oxidy dusíku NOX na nízké úrovni, a recirkulaci spalin pro znovuspálení. Přestože náklady na instalaci této technologie jsou poměrně vysoké, zdá se, že selektivní katalytická redukční reakce je jedinou výhodnou technologií pro zpracování či úpravu spalin. Tato technologie je v současnosti považována za nejlepší dostupnou technologii, protože je schopna snižovat emise oxidů dusíku NOX o více než 80 %, a to jak u kotlů, kde palivem je plyn, tak u kotlů, kde palivem je olej.
Nekatalytická, prostřednictvím amoniaku NH3 vybuzená redukce oxidů dusíku NOX, neboli selektivní nekatalytická redukční reakce, nahradí selektivní katalytickou redukční reakci v případech, kdy palivem je uhlí, nebo kdy jsou používána paliva s vysokým obsahem síry. Hlavní výhodou selektivní nekatalytické redukční reakce ve srovnání se selektivní katalytickou redukční reakcí je, že selektivní nekatalytická redukční reakce je dvakrát ekonomičtější, i když zřídka dosáhne většího, než šedesátiprocentního snížení oxidů dusíku NOX. Hlavní nevýhodou selektivní nekatalytické redukční reakce je to, že vyžaduje vysoké teploty, obyčejně vyšší, než 800 °C. Většina kotlů v průmyslové, obchodní a institucionální sféře je však nyní vybavena ekonomizéry, které snižují teplotu spalin na 300 °C nebo nižší.
V současnosti je značná aktivita ve výzkumu věnována aplikaci elektrického výboje do spalin, přičemž jde například o výboj pulzující koróny, výboj dielektrické bariéry, doutnavý stejnosměrný výboj, E-paprsek, atd. Záměrem je vyprodukovat volné radikály o krátké životnosti, které budou spontánně reagovat s molekulami oxidů dusíku NOX, z nichž by se většina měla redukovat na dusík N2, aniž by docházelo k redukci také molekul oxidu uhličitého CO2 na oxid uhelnatý CO. Vysoké náklady na instalaci těchto technologií, jakož i očekávané vysoké náklady na jejich provoz a údržbu, se jeví jako hlavní příčiny, bránící jejich komercializaci.
Druhým problémem je, že elektrický výboj produkuje radikál OH (jakož i radikály O, H, O3), které reagují s oxidem uhelnatým CO a s dusíkem N2 a vytvářejí oxid dusnatý NO, což vede ke zvyšování obsahu oxidů dusíku NOX namísto jeho snižování.
Závažnou nevýhodou všech výše popsaných způsobů a systémů pro snižování emisí oxidů dusíku NOX je, že vyžadují buď jednorázové, nebo trvalé nenávratné kapitálové výlohy.
Proto je žádoucí vyvinout ekonomičtější způsob a zařízení na snižování emisí oxidů dusíku NOX.
Tvoření radikálů kyslíku O nebo O3 v průběhu oxidace žlutého fosforu P4 je známo po celou řadu let (viz například Thad D. Farr, Phosphorus Properties of the Element and Some of its Compounds, Tenessee Valley Authority, Wilson Dam, Alabama, Chem. Eng. Report #8, 1950;
J. R. Van Wazer, Phosphorus and its Compounds, Interscience, New York 1958).
S. G. Chang a G.C. Liu v časopise Nátuře 343: 151-3, 1990 navrhli zavádět fosfor P4 do rozstřiku v mokré pračce plynů, aby v proudu spalin z kotle oxid dusnatý NO oxidoval na oxid dusičitý NO2. Po laboratorních experimentech pak autoři S. G. Chang and D. K. Lee, (viz Environmental Prog., 11:66-73, 1992) navrhli ekonomickou přijatelnost způsobu snižování emisí oxidů dusíku NOX pomocí fosforem P4 indukované přeměny oxidu dusnatého NO na oxid
-2CZ 290490 B6 dusičitý NO2 v mokré pračce plynů, zvláště je-li možná návratnost nákladů prodejem fosfátů zachycených v prací kapalině.
Avšak přenesení uvedených laboratorních experimentů do průmyslových aplikací ve velkém měřítku není snadno uskutečnitelné bez překonání závažných technických problémů. Fosfor P4 je vysoce reaktivní a musí vždy být skladován v hermeticky uzavřených nádobách, přičemž musí být manipulován v hermetických podmínkách, tj. bez přístupu vzduchu, což při manipulaci se stálým proudem velkého množství fosforu P4 představuje technické problémy. Navíc, aby se vytvořila emulze kapalina-kapalina z fosforu a vody, nesmí teplota rozstřiku nikdy klesnout pod 45 °C.
Umístění interakce fosforu P4 a oxidu dusnatého NO v rozstřiku mokré pračky plynů činí dosažení úplného omezení reakcí všech nežádoucích produktů, tj. ozonu a oxidů fosforu, obtížným. Navíc interakce fosforu P4 a oxidu dusnatého NO při styku plynu s kapalinou v mokré pračce plynů činí dosažení optimálního molámího poměru P : N, nezbytného pro hospodárnost nákladů, nesnadným. Jiné problémy, spojené s navrhovaným zaváděním fosforu P4 do rozstřikované kapaliny v mokré pračce plynů jsou takové, že ve sběrné nádrži na dně mokré pračky plynů nesmí být obsažen přebytečný fosfor P4, má-li být kapalina v nádrži čištěna usazováním nebo filtrováním, a že účinnost reakce mezi radikály kyslíku a molekulami oxidu dusnatého NO závisí na době pobytu reagujících složek ve věži s rozstřikem. A nakonec je zřejmé, že reakce mezi fosforem P4 a oxidem dusnatým NO se odehrávají v plynné fázi. Přidávání fosforu do rozstřiku prací kapaliny by tudíž bylo z mnoha hledisek nevýhodné.
Podstata vynálezu
Za účelem odstranění shora uvedených problémů byl proto v souladu s předmětem tohoto vynálezu vyvinut způsob snižování obsahu oxidů dusíku NOX ve spalinách, který sestává z následujících kroků:
připraví se emulze kapalného fosforu P4 ve vodě ve zvoleném poměru fosforu P4 a vody, odměřené množství emulze se jemně rozptyluje do spalin v místě vstřikování, načež se iniciuje oxidace fosforu P4 a oxidu dusnatého NO v plynné fázi spalin při teplotě od 180 °C do 280 °C, odstraňuje se oxid dusičitý NO2 ze spalin ve zvolené vzdálenosti ve směru proudění za místem vstřikování podrobením spalin mokrému čištění, přičemž se vzdálenost zvolí tak, že oxidace fosforu P4 a oxidu dusnatého NO je časově i prostorově oddělena od mokrého čištění.
Krok přípravy emulze obsahuje kroky ohřívání tuhého fosforu P4 ve vodní lázni pro zabránění styku fosforu se vzduchem na teplotu nad bodem tání fosforu, a zkapalněný fosfor P4 se směšuje s vodou v předem zvoleném poměru a v atmosféře dusíku N2.
Emulze se rozptyluje ve formě mikroskopických kapiček o průměrném průměru 60 pm nebo menším v požadovaném rozprašovacím profilu.
Odměřené množství emulze a zvolený poměr fosforu P4 a vody se reguluje tak, že objemový průtok ozonu O3 ve spalinách, vytvářený oxidací fosforu P4, je v plynné fázi alespoň roven objemovému průtoku oxidu dusnatého NO ve spalinách.
Zvolený poměr fosforu P4 a vody je s výhodou 1 : 100.
Teplota v místě rozprašování je s výhodou 200 °C.
-3CZ 290490 B6
V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu bylo dále rovněž vyvinuto zařízení na snižování obsahu oxidů dusíku NOX ve spalinách v přívodním potrubí spalin, které obsahuje:
prostředky na přípravu emulze kapalného fosforu P4 ve vodě ve zvoleném poměru fosforu P4 a vody, prostředky pro jemné rozptylování odměřeného množství emulze do přívodního potrubí spalin v místě vstřikování, prostředky pro regulování teploty spalin v protiproudé části přívodního potrubí spalin bezprostředně nad místem vstřikování, a pro iniciaci oxidace fosforu P4 a oxidu dusnatého NO v plynné fázi spalin při teplotě od 180 °C do 280 °C, prostředky pro mokré čištění, připojené k přívodnímu potrubí spalin pro odstraňování oxidu dusičitého NO2 ze spalin ve vzdálenosti ve směru proudění za místem vstřikování, přičemž je délka přívodního potrubí spalin mezi místem vstřikování a prostředky pro odstraňování oxidu dusičitého NO2 zvolena tak, že oxidace fosforu P4 a oxidu dusnatého NO je časově i prostorově oddělena od mokrého čištění.
Prostředky pro odstraňování tvoří mokrá věžová pračka a prostředky pro vstřikování tvoří rozstřikovací tryska, umístěná v přívodním potrubí spalin, která je vytvarována a zkonstruována pro rozptylování emulze ve formě mikroskopických kapiček o průměru 60 pm nebo menším a pro rozptylování emulze v požadovaném rozprašovacím profilu.
Zařízení podle tohoto vynálezu dále s výhodou obsahuje monitorovací prostředky pro zjišťování teploty a obsahu oxidu dusnatého NO ve spalinách v bodě vstřikování, prostředky pro přípravu kapalné emulze, zahrnující prostředky pro regulaci směšování pro regulování poměru fosforu P4 a vody, a ústřední řídicí spínač pro automatické ovládání prostředků pro regulaci směšování a prostředků pro rozptylování pro optimalizaci poměru fosforu P4 a vody a dávkovaného množství emulze v závislosti na teplotě a na obsahu oxidu dusnatého NO, zjištěných monitorovacími prostředky.
Zařízení podle tohoto vynálezu rovněž dále s výhodou obsahuje prostředky pro monitorování výstupu pro zjišťování obsahu fosforu P4 a ozonu O3 ve spalinách na výstupu z věžové pračky, přičemž jsou prostředky pro monitorování výstupu připojeny k ústřednímu řídicímu spínači pro automatické regulování poměru fosforu P4 a vody a/nebo dávkovaného množství emulze, přičemž fosfor P4 a/nebo ozon O3 jsou zjišťovány na výstupu.
Prostředky na přípravu emulze fosforu P4 ve vodě obsahují vyhřívanou vodní lázeň pro tavení tuhého fosforu, uloženého v zásobníku, přičemž je zásobník zcela ponořitelný do lázně pro zamezení styku fosforu se vzduchem, emulgační nádrž, utěsněnou od okolního prostředí, prostředky pro přivádění zkapalněného fosforu ze zásobníku do emulgační nádrže, a prostředky pro směšování zkapalněného fosforu s vodou v předem zvoleném poměru v emulgační nádrži.
Prostředky na přípravu emulze fosforu P4 ve vodě dále obsahují prostředky na propírání zkapalněného fosforu P4 v roztoku kyseliny dvojchromové pro odstranění stopových nečistot.
Mokrá věžová pračka plynů obsahuje sběrnou jímku pro shromažďování upotřebené prací kapaliny, a okruh na úpravu prací kapaliny pro opětovné získávání tepelné energie, odebrané ze spalin, z prací kapaliny a z odpařené vodní fáze emulze.
Mokrá věžová pračka plynů obsahuje komoru na úpravu spalin, vstupní otvor spalin pro přivádění spalin do komory na úpravu spalin, rozprašovací ústrojí pro přivádění prací kapaliny do proudu spalin v komoře na úpravu spalin, sběrnou nádrž na prací kapalinu pro shromažďování použité prací kapaliny, okruh na úpravu prací kapaliny pro regeneraci prací kapaliny a pro
-4CZ 290490 B6 recirkulaci prací kapaliny do věžové pračky, a výměník tepla pro odebírání tepelné energie, odebrané prací kapalinou ze spalin, z prací kapaliny v okruhu na zpracování prací kapaliny.
Takže interakce fosforu P4 a oxidu dusnatého NO se odehrává ve spalinách ve sběrném přívodním potrubí, před jejich vstupem do mokré pračky plynů, nezávisle na všech krocích mokrého praní plynů. Toto přemístění a oddělení umožňuje:
- maximalizovat bezpečnost s ohledem na skladování fosforu P4 a manipulaci s ním;
- optimalizovat interakci fosforu P4 a oxidu dusnatého NO v plynné fázi; a
- omezovat tvoření nebezpečných vedlejších produktů.
Kromě toho je zajišťována hospodárná kontrola znečišťování tím, že se kombinuje úkon mokrého praní plynů s úkonem regenerace odpadního tepla. Zařízení na mokré praní plynů podle tohoto vynálezu tak kombinuje ozonem vyvolanou oxidaci oxidu dusnatého NO na oxid dusičitý NO? s mokrým praním plynů a s regenerací tepla. Konečným výsledkem je vynikající přídavné zařízení pro zamezování znečišťování ovzduší, které je schopno odstranit více než 80 % plynných oxidů dusíku NOX společně s přibližně 95 % oxidu siřičitého SO? a 99 % tuhých částic, a které případně umožňuje rovněž regeneraci energie a její využití.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude v dalším podrobněji objasněn na příkladech jeho konkrétního provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:
obr. 1 znázorňuje schematické zobrazení příkladného výhodného provedení zařízení na snižování obsahu oxidů dusíku NOX ve spalinách podle tohoto vynálezu;
obr. 2 znázorňuje blokové schéma, ilustrující vzájemné propojení jednotlivých součástí, znázorněných na obr. 1, jakož i všechna přídavná zařízení pro monitorování a řízení klíčových proměnných veličin pro maximalizaci účinnosti, bezpečnosti a kontroly;
obr. 3 znázorňuje ve zvětšeném měřítku skladovací stanici A pro skladování fosforu, vyznačenou na obr. 1; a obr. 4 znázorňuje ve zvětšeném měřítku emulgační stanici B pro emulgování fosforu s vodou, vyznačenou na obr. 1.
Příklady provedení vynálezu
U příkladného provedení, které je schematicky znázorněno na obr. 1, pak zařízení podle tohoto vynálezu zahrnuje zařízení 10 na dopravu a vstřikování fosforu a zařízení 50 na mokré praní plynů a regeneraci odpadního tepla. Zařízení 10 na dopravu a vstřikování fosforu sestává ze skladovací stanice A pro skladování fosforu, z emulgační stanice B pro emulgování fosforu s vodou a ze vstřikovacího zařízení C pro vstřikování emulze fosforu s vodou, které bude podrobněji popsáno v dalším s odkazem na obr. 3 a na obr. 4.
Zařízení 50 na mokré praní plynů a regeneraci odpadního tepla zahrnuje mokrou věžovou pračku 52 plynů a okruh 54 na úpravu prací kapaliny a regeneraci tepla.
U výhodného provedení způsobu podle tohoto vynálezu, které je znázorněno v blokovém schématu na obr. 2, je emulze fosforu P4 s vodou ve formě kapalina-kapalina vstřikována do proudu
-5CZ 290490 B6 spalin prostřednictvím vstřikovacího zařízení C pro vstřikování emulze s vodou. Vstřikování se provádí před mokrou věžovou pračkou 52 plynů. Přesné umístění vstřiku je zvoleno tak, aby fosforem urychlená oxidace oxidu dusnatého NO ve spalinách byla v podstatné míře ukončena ještě předtím, než se spaliny dostanou do styku s prací vodou. Vzdálenost bodu vstřiku od mokré věžové pračky 52 plynů lze vypočítat z rychlosti proudu spalin v bodě vstřiku a z časového úseku reakce, nutného pro oxidaci příslušného množství oxidu dusnatého NO, přítomného ve spalinách, přičemž tento časový úsek lze určit z údajů, dostupných v odborné literatuře.
Mokrá věžová pračka 52 plynů ze spalin odstraňuje ve vodě rozpustné plyny, a to včetně kyselých plynů a skleníkových plynů, a tuhé částice, přičemž rovněž plní funkci vý měníku tepla s přímým stykem plynů s kapalinou. Primární prací kapalinou je nejlépe voda, která je chemicky upravována s vyváženým pH faktorem, a která je přiváděna do mokré věžové pračky 52 plynů v její vrchní části rozstřikovacími tryskami 58. Prací kapalina potom stéká vnitřkem mokré věžové pračky 52 plynů dolů skrze strukturovanou vnitřní vrstvu 60, která poskytuje velkou plochu pro účinný převod hmoty a účinný přenos tepla. Prací kapalina se shromažďuje ve sběrné nádrži 62 na spodku mokré věžové pračky 52 plynů. Horké spaliny jsou přiváděny do mokré věžové pračky 52 plynů vstupním otvorem 72, umístěným nad sběrnou nádrží 62, a proudí vzhůru proti dolů stékajícímu proudu prací kapaliny. Teplota této kapaliny je volena tak, aby umožňovala kondenzaci vodních par, tudíž přenos jak skupenského, tak zjevného tepla ze spalin do prací kapaliny. Ohřátá prací kapalina je čerpána ze sběrné nádrže 62 do výměníku 64 tepla. Při průchodu výměníkem 64 tepla se prací kapalina před její zpětnou recirkulací do rozstřikovacích trysek 58 ve vrchní části mokré věžové pračky 52 plynů ochlazuje chladicí kapalinou, rovněž cirkulující výměníkem 64 tepla, přičemž se chladicí kapalina ohřívá stejnou měrou, jakou se prací kapalina ochlazuje. Tato ohřátá chladicí kapalina může být použita pro vytápění v kotelně nebo pro vytápění dalších budov, pro přípravu teplé užitkové vody nebo podobně. Energie, přenášená chladicí kapalinou, která se nevyužije v kotelně a v procesu mokrého praní plynů, například pro ohřívání fosforu, což bude podrobně popsáno v dalším, se může prodávat spotřebitelům v komerční nebo bytové sféře. Po určité době to umožňuje navrácení veškerých nákladů na provoz a kapitálových nákladů na zakoupení zařízení pro mokré praní plynů nebo alespoň jejich podstatné části.
Aspekt regenerace či zužitkování tepla v zařízení podle tohoto vynálezu poskytuje tomuto zařízení významnou ekonomickou výhodu oproti konvenčním systémům pro praní plynů, a zvláště pak pro snižování oxidů dusíku NOX, které neumožňují amortizaci kapitálových nákladů na zakoupení a instalaci, ani amortizaci provozních nákladů prodejem regenerované energie. Výfukový ventilátor 68 s proměnnými otáčkami, umístěný na výstupu 70 z mokré věžové pračky 52 plynů, je automaticky řízen tak, aby měnil tah uvnitř mokré věžové pračky 52 plynů a reguloval tak statický tlak v mokré věžové pračce 52 plynů, a aby udržoval požadované parametry provozu kotlů.
Mokrá věžová pračka 52 plynů je obvykle instalována v těsné blízkosti stávajícího komínu, takže spaliny mohou být bez obtíží a ekonomicky nasměrovány ze spodní části komínu do vstupního otvoru 72 mokré věžové pračky 52 plynů. Mokrá věžová pračka 52 plynů má takové rozměry, aby byla schopna přijímat celý objem proudu výfukových plynů, odebírat maximální množství zjevného a latentního tepla v průběhu ochlazování těchto plynů, nejlépe na 38 °C, a zachycovat tuhé částice, oxid siřičitý SO2 a oxid dusičitý NO2.
Účinnost tohoto převodu hmoty a přenosu tepla závisí na velikosti plochy styku plynu s kapalinou v mokré věžové pračce 52 plynů, na teplotním gradientu mezi proti sobě se pohybujícími médii (klesající teplota stoupajících plynů směrem vzhůru a stoupající teplota kapaliny pohybující se směrem dolů), na výběru a udržování poměru kapaliny a plynu, na výběru a udržování konečné výstupní teploty plynů, na výběru pufru pro regulaci pH faktoru a na teplotě prací kapaliny.
-6CZ 290490 B6
Optimalizace procesu odstraňování látek, znečišťujících ovzduší, a procesu regenerace teplaje docilována s pomocí monitorovacího systému, který' zahrnuje čidlo 74 pro snímání tlaku, čidlo 76 pro snímání teploty a čidlo 78 pro snímání pH faktoru, xýfukový ventilátor 68, oběhové čerpadlo 81 v okruhu 54 na úpravu prací kapaliny a regeneraci tepla, ústřední řídicí spínač 82 a odměřovací či dávkovači čerpadlo 84 pro odměřené dávkování chemického roztoku (pufru) na úpravu prací kapaliny. Čidla 74, 76, 78 jsou přidruženými vodiči 74a. 76a a 78a elektrickým obvodem spojena s ústředním řídicím spínačem 82, aby tento mohl přenášet signály, reprezentující velikost příslušné detekované proměnné veličiny. Ústřední řídicí spínač 82 je elektrickým obvodem zpětně spojen s výfukovým ventilátorem 68, oběhovým čerpadlem 81 a odměřovacím či dávkovacím čerpadlem 84 příslušnými vodiči 66a, 81a a 84a. pro regulaci proudu spalin, pro regulaci průtoku prací kapaliny okruhem 54 na úpravu prací kapaliny a regeneraci tepla, a pro regulaci teploty a pH faktoru prací kapaliny, rozstřikované z rozstřikovacích trysek 58 dle jednotlivých parametrů, ukládaných v ústředním řídicím spínači 82. Průtok okruhem 54 lze také regulovat elektricky řízeným modulačním ventilem 75, spojeným vodičem 75a s ústředním řídicím spínačem 82.
Zařízení na distribuci prací kapaliny (není znázorněno) lze kombinovat s několika výměníky 64 tepla (neznázorněno) tak, aby byl neustále k dispozici dostatečně velký odběr tepla, nutný pro přenos energie, obsažené v prací kapalině.
Aby se navíc optimalizovalo odstraňování tuhých částic a rozpuštěných sloučenin ze spalin, regulují se teplota a množství do spalin rozstřikované prací kapaliny tak, aby konečná výstupní teplota plynů byla udržována pod rosným bodem (tj. na teplotě nižší, než 50 °C). Tak se docílí zachycování ze spalin jak zjevného, tak i latentního tepla.
Ve sběrné nádrži 62 mokré věžové pračky 52 plynů se shromažďují rozstřikovaná kapalina společně s kondenzovanou vodní parou ze spalin. Kapalina ve sběrné nádrži 62 také obsahuje všechny zachycené tuhé částice a rozpuštěné plyny, přeměněné na kyseliny, které jsou poté neutralizovány pufrem v prací kapalině. Sběrná nádrž 62 má přívod 86 přídavné vody a pro regulaci výšky hladiny kapaliny je vybavena nejlépe běžným automatickým kulovým plovákovým ventilem 88. V důsledku kondenzace vodních par, obsažených původně v proudu spalin, je však v této sběrné nádrži 62 obvykle přebytek vody vzhledem k potřebnému množství prací kapaliny pro recirkulaci. Proto je obecně část kapaliny bez přerušení nebo přerušovaně odváděna drenáží přes odvodňovací ventily 90. To může být prováděno buď před usazováním a/nebo filtrováním, nebo po usazování a/nebo filtrování prací kapaliny ve filtru 92. Alkalický kapalný pufr pro regulaci pH faktoru prací kapaliny je dodáván do okruhu 54 na úpravu prací kapaliny a regeneraci tepla ze zásobní nádrže 98 kapalného pufru odměřovacím či dávkovacím čerpadlem 84, které je elektrickým vodičem 84a spojeno s ústředním řídicím spínačem 82. Zásobní nádrž 98 kapalného pufru je vybavena směšovacím zařízením 100 pro spojité nebo přerušované směšování kapalného pufru v závislosti na druhu používaného kapalného pufru. Jako pufru se přednostně používají sloučeniny, jako je uhličitan sodný Na2CO3 a/nebo hydrogenuhličitan sodný NaHCO3, které jsou uchovávány v roztoku s vodou v zásobní nádrži 98 kapalného pufru. Do zásobní nádrže 98 kapalného pufru lze přidávat vodu vodním potrubím 94 pro přídavnou vodu přes ventil 96 pro přídavnou vodu. V okruhu 54 na úpravu prací kapaliny a regeneraci tepla je umístěn obtokový okruh 102 prací kapaliny, který umožňuje údržbu a opravy filtru 92, jakož i regulaci průtoku prací kapaliny.
Mokré věžové pračky plynů, založené na tomto principu a s touto funkcí, se používají pro čištění vyfukovaných spalin v teplárnách o jmenovitých výkonech od 6 MW do 18 MW. Všechny regenerují odpadní teplo a využívají je. Z hlediska výkonu v oblasti zamezování znečišťování ovzduší tyto mokré věžové pračky plynů obecně odstraňují více než 95 % tuhých částic a v podstatě veškeré plynné oxidy síry SOX, ale pouze maximálně 50 % plynných oxidů dusíku NOX. Tento výkon je nyní zvýšen přidáním zařízení na dopravu fosforu a pro vstřik emulze fosforu s vodou, které je předmětem tohoto vynálezu.
-7CZ 290490 B6
Plynné oxidy dusíku NOX sestávají z oxidu dusného N2O, oxidu dusnatého NO a oxidu dusičitého NO2. Zachycení každého z těchto plynů mokrou pračkou závisí na jeho rozpustnosti ve vodě a na tom, jak je snadné jej transformovat pomocí chemických interakcí v hydratační fázi.
Z těchto tří plynných oxidů dusíku NOX, je oxid dusnatý NO nejméně rozpustný a oxid dusičitý NOX je nejlépe rozpustný. Jsou-li teploty ve sběrném přívodním porubí spalin 300 °C nebo vyšší, tak oxid dusný N2O se záhy spontánně mění na dusík N2, a tudíž v úrovni mokré pračky plynů N2O již téměř neexistuje. Při teplotě spalin 300 °C přibližně 90 % oxidů dusíku NOX je ve formě oxidu dusnatého NO. V úrovni před mokrou pračkou plynů může však oxid dusnatý· NO být v množství 50 % až 60 % v důsledku spontánní, ale pomalé oxidace oxidu dusnatého NO na oxid dusičitý NO2:
2NO + O2 -> 2NO2 (i)
Stupeň této přeměny závisí na obsahu kyslíku O2, na obsahu volného radikálu O, na obsahu oxidu uhelnatého CO, na teplotě, a na délce přívodního potrubí 51 spalin mezi kotlem a mokrou věžovou pračkou 52 plynů. Jakmile je rozpuštěn ve vodě, tak oxid dusičitý NO2 snadno hydrolyzuje a vytváří ionty dusitanů a dusičnanů, jak je vyjádřeno reakcí:
2NO2 + H2O -> NO2~ + NO3- + 2H' (ii) zvláště v přítomnosti pufru, který má za úkol odstranit ionty H+. Malé množství oxidu dusnatého NO, které se rozpustí v prací kapalině, může reagovat, s oxidem dusičitým NO2 a vytvářet dusitany a dusičnany podle reakcí:
NO + 3NO2 N2O3 + N2O4 (iii)
N2O3 + H2O -> 2NO2“ + 2lT
N2O4 + H2O NOC + NO3“ + 2H+
Teoretické výpočty naznačují, že až 90% veškerých oxidů dusíku NOX lze odstranit mokrou pračkou plynů, jsou-li na vstupu do věže ve formě oxidu dusičitého NO2. Již v roce 1992 bylo prokázáno, že oxidace oxidu dusnatého NO na oxid dusičitý NO2 uvnitř mokré pračky plynů je urychlována tehdy, umožní-li se, aby fosfor P4 oxidoval tamtéž. Potom probíhá následující řetězová reakce:
P4 + O2 -> P4O + O (iv.a)
P4On + O2 -> P4On+i + O (iv.b)
2NO + (0' + O3) -> 2NO2 + O2 (iv.c) kde n je číslo od 1 do 9. Tyto reakce se vyskytují převážně v plynné fázi. Přidávání fosforu P4 do rozstřikované prací kapaliny v mokré pračce plynů je tudíž nevýhodné. Pro maximalizaci účinnosti těchto reakcí je v souladu s předmětem tohoto vynálezu místo těchto reakcí přesunuto do potrubí před mokrou věžovou pračkou 52 plynů, kde v tomto potrubí panující teploty zajišťují relativně vysoké tlaky par fosforu P4. V rozsahu teplot od tání (44 °C) do varu (280 °C) parciální tlak par fosforu P4 vzrůstá exponenciálně od 25 kPa do 100 kPa. Teploty v přívodním potrubí 51 spalin před mokrou věžovou pračkou 52 plynů jsou v rozmezí od 480 °C do 180 °C. Při teplotách vyšších než 280 °C, se tetraedrální fosfor P4 přeměňuje na méně reaktivní červený amorfní fosfor. Optimální teplotní rozmezí pro výše uvedené řetězové reakce (iv.) je tudíž mezi 180 °C a 280°C.
Stanice pro manipulaci s fosforem a zařízení 10 na dopravu a vstřikování fosforu, určené pro skladování, zkapalňování, ředění, emulgaci, dopravu do přívodního potrubí 51 spalin a pro rozstřik emulze fosforu P4 s vodou ve formě kapalina-kapalina jsou schematicky znázorněny
-8CZ 290490 B6 jako stanice A, B, C zařízení podle obr. 1. Stanice A a B jsou znázorněny ve zvětšeném měřítku na obr. 3 a na obr. 4.
Bílý fosfor je komerčně dostupný v hermeticky uzavřených sudech 12 s obsahem 250 kg (viz obr. 3), obsahujících 200 kg tuhého fosforu 14, pokrytého vrstvou zhruba 20 kg vody 16, přičemž hustota tuhého fosforu P4 je 1,828 g/cm3. Před sejmutím závity běžně opatřeného uzávěru plnicího hrdla sudu 12, aby bylo možné připojit potrubí pro spojení se stanicemi A a B, je z bezpečnostních důvodů nejlepší, aby tento sud 12 byl úplně ponořen ve vodní lázni 18. Kromě toho, že je takto zaručeno, že při připojování se fosfor P4 nedostane do styku se vzduchem, slouží vodní lázeň 18 rovněž pro zahřívání fosforu P4 nad teplotu jeho tání (44 °C). Za tím účelem je teplota vodní lázně 18 udržována konstantní mezi 50 °C a 55 °C. Teplá voda o teplotě 55 °C je přiváděna vstupním ventilem 19 na jedné straně u dna nádrže 22 vodní lázně aje odváděna výstupním ventilem 20, umístěným na opačné straně ve vrchní části nádrže 22 vodní lázně. Přípojky pro přívod vody do vodní lázně 18 a výstup z ní jsou přivařeny k nádrži 22 nejlépe pod úhlem, který zaručuje dosažení cirkulace vody ve vodní lázni 18. Čerpadlo (není znázorněno) zajišťuje adekvátní přívod ohřáté vody. Je možné zaručit dostatečně velkou vodní lázeň 18 tak, aby se do ní umístilo současně několik sudů 12, jejichž počet bude záviset na množství spotřebovávaného fosforu P4. Energie pro vyhřívání vodní lázně 18 se získává přes výměník tepla, do kterého je buď přiváděna pára, nebo který je začleněn do okruhu 54 na úpravu prací kapaliny a regeneraci tepla (viz obr. 1).
Zkapalněný fosfor P4je omýván roztokem kyseliny dvoj chromové, aby se podle potřeby odstranily nečistoty, jako arzen As a olej, přičemž tento roztok je přiváděn potrubím 24 omývacího roztoku přes čtyřcestný ventil 26. Kapalný fosfor P4 je v předem stanoveném množství přiváděn stoupacím potrubím 29 ze sudu 12 přes čtyřcestný ventil 26 a přívodním potrubím 27 do emulgační stanice B tak, že kapalný fosfor P4 je nahrazován vodou, tlačenou do sudu 12 pomocí odměřovacího či dávkovacího čerpadla 28 přes trojcestný ventil 30 tak, aby byl zajištěn přívod předem určeného konstantního toku do emulgační stanice B.
Teplá omývací voda může být přiváděna do sudu 12, stoupacího potrubí 29, čtyřcestného ventilu 26, trojcestného ventilu 30 a přívodního potrubí 27 potrubím 32 pro přívod omývací vody, aby se vypláchl ztuhlý P4 z potrubí. Zdvojený potrubní komplex umožňuje rychlé a účinné přepnutí na druhou nádrž 12.
Vzduchotěsná emulgační stanice B je znázorněna ve zvětšeném měřítku na obr. 4. Tekutý fosfor P4 a voda jsou čerpány do emulgační nádrže 34 s předem určenými konstantními průtoky, které jsou zvoleny tak, aby se udržoval stálý zřeďovací poměr fosforu P4 a vody (tj. zhruba 1 : 100 pro emise oxidů dusíku NOX na úrovni 300 ppm) a jsou emulgovány pomocí konvenčního mixéru 38. Neohřívané přívodní potrubí 27 (viz obr. 3) mezi vodní lázní 18 (s teplotou vyšší než 50 °C) a emulgační nádrží 34 (s teplotou vyšší než 70 °C) je izolováno, aby se tak zamezilo jeho ochlazování pod teplotu tuhnutí fosforu P4 (45 °C). Přívodní potrubí 27 je zavedeno do emulgační nádrže 34 tak, že konec 36 přívodního potrubí 27, ze kterého vytéká kapalný fosfor P4, je přímo nad lopatkovým míchadlem 37 mixéru 38, aby se předešlo usazování těžkého neutišitelného fosforu P4, a aby byla zaručena okamžitá emulgace těchto dvou kapalin.
Teplota emulze 39 se udržuje na 70 °C pomocí běžného ponorného ohřívače 35. Emulze 39 fosforu P4 s vodou je přiváděna v předem nastaveném množství pomocí konvenčního odměřovacího či dávkovacího čerpadla 40 do rozstřikovací trysky 41, umístěné v proudu spalin v přívodním potrubí 51, přivádějícím spaliny do mokré věžové pračky 52 plynů (viz obr. 1). Tato emulze je okamžitě dispergována rozstřikovací tryskou 41 ve formě mikroskopických kapiček o průměru do 60 μιη pomocí stlačeného vzduchu nebo páry, dodávané do rozstřikovací trysky 41, přičemž tyto mikroskopické kapičky jsou vstřikovány do proudu spalin. Stlačený vzduch je dodáván konvenčním kompresorem vzduchu (není znázorněn) podle pokynů výrobce rozstřikovací trysky 41. Výběr rozstřikovací trysky 41 závisí na geometrii (úhlu, vzdálenosti, šířce, profilu průřezu) požadovaného rozstřiku. Vícenásobné hrdlové trysky, které vytvářejí jakýkoliv profil
-9CZ 290490 B6 rozstřiku (kruhový, čtvercový, obdélníkový) a s jakýmkoliv souborem dimenzí, takže průřez rozstřiku může být přesně přizpůsoben rozměrům jakéhokoliv vstupního potrubí pro spaliny, jsou běžně komerčně dostupné.
Proměnné veličiny, které je třeba uvažovat při výběru rozstřikovací trysky 41, jsou:
- požadovaná průtoková rychlost a teplota emulze 39 fosforu P4 s vodou;
- požadovaná rychlost proudění a teplota spalin v přívodním potrubí 51, které se určí pomocí čidla 44 pro měření průtokové rychlosti a čidla pro měření teploty;
- tlak stlačeného vzduchu nebo páry přiváděné do rozstřikovací trysky 41; a
- počet, rozměr, tvar a seskupení otvorů v rozstřikovací trysce 41.
Rychlost čerpání odměřovacího či dávkovacího čerpadla 40, umístěného na přívodu do rozstřikovací trysky 41 těsně před ní, je řízena ústředním řídicím spínačem 82 prostřednictvím vodiče 40a, aby byl udržován průtok kapaliny, vstupující do emulgační nádrže 34, stejný jako průtok kapaliny, vystupující z emulgační nádrže 34· Zvláště je nutné zamezit vzniku podtlaku v emulgační nádrži 34, neboť by tam během poruchy zařízení mohl proniknout vzduch (tj. v důsledku netěsnosti těsnění v čerpadlech a ventilech). Pro ochranu před takovou situací je část nádrže 34, která vyčnívá nad hladinu emulze 39, neustále naplněna plynným dusíkem N2 pod mírným přetlakem. K. tomuto účelu je určen modulační ventil 45, umístěný mezi emulgační nádrží 34 a nádrží 43 na dusík N2, který je naprogramován tlak, aby se otevřel, pokud tlak klesne k nule, a uzavřel, pokud se vytvoří mírný přetlak.
Z výše uvedených řetězových reakcí (iv.) je zřejmé, že molekula čtyřstěnného fosforu P4 má potenciál vyprodukovat 10 radikálů kyslíku, které potom mají potenciál okysličit 10 molekul oxidu dusnatého NO. Nejlepší molámí poměr P : N, který lze očekávat, je tudíž 0,4. Tohoto teoreticky optimálního poměru lze docílit tehdy, je-li poločas (ti/2) radikálu O (buď O nebo O3) takový, že radikál může přežít dostatečně dlouho, aby kolidoval s molekulou oxidu dusnatého NO. Hodnoty poločasů (t(/2), které jsou dále uvedeny v tabulce, ilustrují, jak přežití ozonu závisí na teplotě a koncentraci ozonu (viz Kirk Othmer: „Encyclopedia of Chemical Technology“, John Wiley & Sons, druhé vydání, díl 14; strany 410—416, 1967 ).
Tabulka
| Počáteční koncentrace ozonu | |||||
| O3/O2 hmotnostní % | 2 | 1 | 0,5 | 0,1 | |
| Teplota °C K | Poločas (ti/2) ozonu s | ||||
| 150 | 1,40 | 105 | 210 | 420 | 2100 |
| 200 | 0,030 | 2,25 | 4,5 | 9,0 | 45 |
| 250 | 0,00133 | 0,10 | 0,20 | 0,40 | 2 |
(tI/2) - 150 K/hmotnostní %, kde K. je komplexní funkce teploty a konstanty k rozpadu O3 na O2.
- 10CZ 290490 B6
Příklad
Zařízení podle tohoto vynálezu lze použít u kotle o jmenovitém výkonu 30 MW/h, který emituje proud 180 m3 spalin na MW, o teplotě 200 °C, které obsahují 4 % kyslíku O2 a 300 ppm oxidů dusíku NOX (90 % ve formě oxidu dusnatého NO). Z této informace obdržíme celkový průtok spalin v množství 16 m7s, který obsahuje oxid dusnatý NO v množství 0,005 m3/s (vizF. D. Friedrich & A. C. S. Hayden: „A Combustion Handbook“, díl 2, Mineš Branch Monograph 879, Information Canada, Ottawa, 1973).
Podle výše uvedené reakce (iv.c) musí být obsah (objemový tok) ozonu, vytvářený ve spalinách, alespoň roven obsahu (objemovému toku) oxidu dusnatého NO. Použitím převodního faktoru při teplotě 200 °C lze vypočítat požadovaný obsah ozonu a oxidu dusnatého NO v množství 0,115 mol/s. Při použití molámího poměru 0,4 vypočítáme, že fosfor P4 musí být emitován do proudu spalin v množství 0,05 mol/s.
Emulze 39 fosforu (1 % emulze fosforu P4 a vody) je emitována z rozstřikovací trysky 41 a rozptylována stlačeným vzduchem, vytvářejícím průtok 0,56 m3/min. při tlaku 415 kPa. Z trysky emitovaný objem odparu je tedy zhruba 0,34 m3/s, což zapříčiňuje asi dvouprocentní nárůst proudu spalin. Odpařená voda tvoří většinu nově vytvořeného objemového toku. Po vstřiku emulze fosforu P4 a vody bude obsah (objemový tok) kyslíku O2 ve spalinách 0,04 . 16 m3/s. Jelikož obsah ozonu je 0,005 m7s, je vypočítaný hmotnostní poměr O3 : O2 zhruba 1,0 %. Při tomto poměru O3 : O2 by poločas ozonu (tj/2) při 200 °C měl podle shora uvedené tabulky být 4,5 s. Je-li rychlost proudění v přívodním potrubí 51 spalin 9 m/s a v mokré věžové pračce 52 plynů (na základě geometrie) 4,5 m/s, je-li emulze 39 fosforu P4 s vodou vstřikována přibližně 6 m před vstupním otvorem 72 do mokré věžové pračky 52 plynů, a je-li „prací“ délka v mokré věžové pračce 52 plynů přibližně 7,5 m, pak celková „doba pobytu“, během které jsou zvládnuty interakce P4/O2/O3/NO (iv), bude 2,3 s (přibližně 0,7 s v přívodním potrubí 51 spalin a přibližně 1,6 s v mokré věžové pračce 52 plynů).
Podle předběžných provozních experimentů bylo až 90 % oxidů dusíku NOX absorbováno jako oxid dusičitý NO2 poté, co doba styku mezi oxidem dusnatým NO a fosforem P4 (pouze v komoře pračky plynů) byla přibližně 1,2 s. V těchto experimentech lze bezpochyby nalézt omezení rychlosti řetězových reakcí [(iv.a), (iv.b), (iv.c)] v důsledku relativně malé plochy povrchu styku kapaliny s plynem a relativně nízkého parciálního tlaku fosforu P4, dosahovaného při 80 °C.
V zařízení podle tohoto vynálezu se vytvářejí mikroskopické kapičky, které napomáhají zvětšovat plochu povrchu styku kapaliny s plynem. Jelikož teplota na straně rozstřiku bude kolem 200 °C, lze rovněž očekávat mnohem vyšší parciální tlak fosforu P4 pro interakci s kyslíkem O2 a pro tvoření ozonu [(iv.a), (iv.b)]. Řetězové reakce (iv.) by se měly v úplnosti odehrávat v mnohem kratších časových intervalech, než jaké byly zaznamenány.
V zařízení podle tohoto vynálezu se reakce fosforu P4 na oxid dusičitý NO2 v úplnosti odehrají přibližně během jedné sekundy, tedy předtím, než se spaliny dostanou do styku s prací kapalinou. Během tohoto časového úseku lze očekávat, že se část ozonu O3 rozpadne podle jednoduché exponenciální rovnice rozpadu (O3)t/(O3)o = exp('kt). Použijeme-li tuto rovnici a poločas 4,5, daný tabulkou (pro 200 °C), vypočítáme, že pouze přibližně 14 % ozonu O3 se rozpadne předtím, než může reagovat s oxidem dusnatým NO. Velká část oxidu dusnatého NO ve spalinách se tudíž přemění na oxid dusičitý NO2 před vstupem spalin do mokré věžové pračky 52 plynů, tj. předtím, než se dostane do styku s kapalným pufrem, který kaskádovitě padá dolů skrze výplň věže.
Je-li velikost mokré věžové pračky 52 plynů navržena pro regeneraci až 90 % odpadního tepla ze spalin, tak poskytne dostatečnou kapacitu průtoku prací kapaliny pro zachycení snadno rozpustných plynů, tj. oxidu dusičitého NO2 a oxidu siřičitého SO2, a organických sloučenin, zvláště je-li palivem zemní plyn. Neočekává se, že by průvodní absorpce dimerního oxidu fosforečného P4O10
-11 CZ 290490 B6 mokrou věžovou pračkou 52 plynů, hydrolýza dimerního oxidu fosforečného P4O10 na kyselinu fosforečnou a její neutralizace cirkulujícím pufrem v prací kapalině, vyžadovaly nějaké významné odchylky od principů standardní konstrukce a provozu konvenčních mokrých praček plynů.
Nejlepší obranou proti nadbytečné emisi ozonu O3 a dimerního oxidu fosforečného P4Ol0 do atmosféry je pozorné přizpůsobování vstřiku fosforu P4 obsahu oxidu dusnatého NO. Ozon je spojitě monitorován čidlem 46 ozonu, umístěným na výstupu 70 z mokré věžové pračky 52. NO, O2, CO a NO2 jsou spojitě monitorovány čidly 47 na plyny, která jsou umístěna těsně před místem vstřikování fosforu P4. Signály z těchto čidel jsou elektrickými vodiči 46a a 47a přenášeny do ústředního řídicího spínače 82. Ústřední řídicí spínač 82 zase řídí modulační zařízení (odměřovací čerpadlo 40, kompresor vzduchu) v systému rozstřikování fosforu P4 podle předem zvolených poměrů fosforu P4 k oxidu dusnatému NO, uložených v ústředním řídicím spínači 82.
Přítomnost ozonu ve výstupu 70 je dobrým indikátorem nadbytečného fosforu P4 a tudíž také nadbytečného dimerního oxidu fosforečného P4O|0, neboť stupeň přežití ozonu O3 se dramaticky zvyšuje se snižováním jeho koncentrace a se snižováním teploty (viz tabulka). Obsah dimerního oxidu fosforečného P4O10 ve výstupu 70 bude nižší, než nadbytečný dimerní oxid fosforečný P4Oio, jak je to určeno ze stechiometrie (iv.), jelikož rozpustnost dimerního oxidu fosforečného P4Oio je lepší, než rozpustnost ozonu O3. Stupeň absorpce dimerního oxidu fosforečného P4O10 v prací kapalině ve srovnání s O3 bude vyšší.
Reakce (v.a) ukazuje hydrolýzu posledního (jiné jsou podobné) oxidu fosforu jakmile je absorbován do kapalné fáze:
P4O10 + 6H2O -> 4H3PO4 (v.a)
Jelikož prací kapalina bude obsahovat alkalický pufr, velká část kyseliny orthofosforečné H3PO4 bude ve formě H2PO4-. Předem zvolená množství vápna, uloženého v nádrži na chemikálie (není znázorněna), budou v místě 48 přidávána do prací kapaliny ve filtru 92 pro selektivní srážení H2PO4- ve formě velmi nerozpustného fosforečnanu vápenatého:
2H2PO4- + 3Ca(OH)2 -► Ca3(PO4)2 + 4H2O + 2OH- (v.b)
Fosforečnan vápenatý lze prodávat, například do oblasti průmyslu, vyrábějícího hnojivá, což umožní další návratnost provozních nákladů.
Claims (14)
1. Způsob snižování obsahu oxidů dusíku NOX ve spalinách, vy z n a č u j í c í se tím, že sestává z následujících kroků:
připraví se emulze (39) kapalného fosforu P4 ve vodě ve zvoleném poměru fosforu P4 a vody, odměřené množství emulze (39) se jemně rozptyluje do spalin v místě vstřikování, načež se iniciuje oxidace fosforu P4 a oxidu dusnatého NO v plynné fázi spalin při teplotě od 180 °C do 280 °C, odstraňuje se oxid dusičitý NO2 ze spalin ve zvolené vzdálenosti ve směru proudění za místem vstřikování podrobením spalin mokrému čištění, přičemž se vzdálenost zvolí tak, že oxidace fosforu P4 a oxidu dusnatého NO je časově i prostorově oddělena od mokrého čištění.
- 12CZ 290490 B6
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že krok přípravy emulze (39) obsahuje kroky ohřívání tuhého fosforu P4 (14) ve vodní lázni (18) pro zabránění styku fosforu se vzduchem na teplotu nad bodem tání fosforu, a zkapalněný fosfor P4 se směšuje s vodou v předem zvoleném poměru a v atmosféře dusíku N2.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vy zn ač u j í cí se t í m , že emulze (39) se rozptyluje ve formě mikroskopických kapiček o průměrném průměru 60 μπι nebo menším v požadovaném rozprašovacím profilu.
4. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 3, v y z n a č u j í c í se tím, že odměřené množství emulze (39) a zvolený poměr fosforu P4 a vody se reguluje tak, že objemový průtok ozonu O3 ve spalinách, vytvářený oxidací fosforu P4, je v plynné fázi alespoň roven objemovému průtoku oxidu dusnatého NO ve spalinách.
5. Způsob podle nároku 4, v y z n a č u j í c í se t í m , že zvolený poměr fosforu P4 a vody je 1 : 100.
6. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že teplota v místě vstřikování je 200 °C.
7. Zařízení na snižování obsahu oxidů dusíku NOX ve spalinách v přívodním potrubí (51) spalin, v y z n a č u j í c í se t í m , že obsahuje:
prostředky na přípravu emulze (39) kapalného fosforu P4 ve vodě ve zvoleném poměru fosforu P4 a vody, prostředky pro jemné rozptylování odměřeného množství emulze (39) do přívodního potrubí (51) spalin v místě vstřikování, prostředky pro regulování teploty spalin v protiproudé části přívodního potrubí (51) spalin bezprostředně za místem vstřikování, a pro iniciaci oxidace fosforu P4 a oxidu dusnatého NO v plynné fázi spalin při teplotě od 180° C do 280° C, prostředky pro mokré čištění, připojené k přívodnímu potrubí (51) spalin pro odstraňování oxidu dusičitého NO2 ze spalin v takové vzdálenosti ve směru proudění za místem vstřikování délkou přívodního potrubí (51) spalin mezi místem vstřikování a prostředky pro odstraňování oxidu dusičitého NO2 zvolenou tak, že oxidace fosforu P4 a oxidu dusnatého NO je časově i prostorově oddělena od mokrého čištění.
8. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že prostředky pro mokré čištění tvoří mokrá věžová pračka (52) plynů a prostředky pro jemné rozptylování tvoří rozstřikovací tryska (41), umístěná v přívodním potrubí (51) spalin, která je vytvarována a zkonstruována pro emulze (39) ve formě mikroskopických kapiček o průměru 60 pm nebo menším a pro rozptylování emulze (39) v požadovaném rozprašovacím profilu.
9. Zařízení podle nároku 7 nebo 8, vy z n a č uj í c í se t í m , že dále obsahuje monitorovací prostředky pro zjišťování teploty a obsahu oxidu dusnatého NO ve spalinách v místě vstřikování, prostředky pro přípravu kapalné emulze (39), zahrnující prostředky pro regulaci směšování a pro regulování poměru fosforu P4 a vody, a ústřední řídicí spínač (82) pro automatické ovládání prostředků pro regulaci směšování a prostředků pro rozptylování za účelem optimalizace poměru fosforu P4 a vody a dávkovaného množství emulze (39) v závislosti na teplotě a na obsahu oxidu dusnatého NO, zjištěných monitorovacími prostředky.
10. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že dále obsahuje prostředky monitorování výstupu pro zjišťování obsahu fosforu P4 a nebo ozonu O3 ve spalinách na výstupu (70) z věžové pračky (52), přičemž jsou prostředky monitorování výstupu připojeny k ústřednímu
- 13CZ 290490 B6 řídicímu spínači (82) pro automatické regulování poměru fosforu P4 a vody a/nebo dávkovaného množství emulze (39).
11. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 7, 8, 9 nebo 10, v y z n a č u j í c í se tím, že prostředky na přípravu emulze (39) fosforu P4 ve vodě obsahují vyhřívanou vodní lázeň (18) pro tavení tuhého fosforu (14), uloženého v zásobníku, přičemž je zásobník zcela ponořitelný do lázně pro zamezení styku fosforu se vzduchem, emulgační nádrž (34), utěsněnou od okolního prostředí, prostředky pro přivádění zkapalněného fosforu ze zásobníku do emulgační nádrže (34), a prostředky pro směšování zkapalněného fosforu s vodou v předem zvoleném poměru v emulgační nádrži (34).
12. Zařízení podle nároku 11,vyznačující se tím, že prostředky na přípravu emulze (39) fosforu P4 ve vodě dále obsahují prostředky na propírání zkapalněného fosforu P4 v roztoku kyseliny dvojchromové pro odstranění stopových nečistot.
13. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že mokrá věžová pračka (52) plynů obsahuje sběrnou nádrž (62) pro shromažďování upotřebené prací kapaliny, a okruh na úpravu prací kapaliny pro opětovné získávání tepelné energie, odebrané ze spalin, z prací kapaliny a z odpařené vodní fáze emulze (39).
14. Zařízení podle nároku 13, vy z n a č uj í c í se t í m , že mokrá věžová pračka (52) plynů obsahuje komoru na úpravu spalin, vstupní otvor spalin pro přivádění spalin do komory na úpravu spalin, rozprašovací ústrojí pro přivádění prací kapaliny do proudu spalin v komoře na úpravu spalin, sběrnou nádrž (62) pro shromažďování použité prací kapaliny, okruh pro regeneraci prací kapaliny a pro recirkulaci prací kapaliny do věžové pračky (52), a výměník tepla pro odebírání tepelné energie, odebrané prací kapalinou ze spalin.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US45267195A | 1995-05-30 | 1995-05-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ377497A3 CZ377497A3 (cs) | 1998-07-15 |
| CZ290490B6 true CZ290490B6 (cs) | 2002-08-14 |
Family
ID=23797428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ19973774A CZ290490B6 (cs) | 1995-05-30 | 1996-05-29 | Způsob sniľování obsahu oxidů dusíku NOx ve spalinách a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Country Status (27)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6063348A (cs) |
| EP (1) | EP0828550B1 (cs) |
| JP (1) | JPH11511061A (cs) |
| KR (1) | KR100419314B1 (cs) |
| CN (1) | CN1089623C (cs) |
| AT (1) | ATE190239T1 (cs) |
| AU (1) | AU697034B2 (cs) |
| BR (1) | BR9608899A (cs) |
| CA (1) | CA2220456A1 (cs) |
| CZ (1) | CZ290490B6 (cs) |
| DE (1) | DE69606998T2 (cs) |
| DK (1) | DK0828550T3 (cs) |
| EA (1) | EA000374B1 (cs) |
| ES (1) | ES2146002T3 (cs) |
| FI (1) | FI974330A0 (cs) |
| GR (1) | GR3033623T3 (cs) |
| HU (1) | HU222552B1 (cs) |
| MX (1) | MX9709253A (cs) |
| NO (1) | NO316929B1 (cs) |
| NZ (1) | NZ308045A (cs) |
| PL (1) | PL184600B1 (cs) |
| PT (1) | PT828550E (cs) |
| RO (1) | RO118697B1 (cs) |
| SK (1) | SK282302B6 (cs) |
| TR (1) | TR199701478T1 (cs) |
| UA (1) | UA61885C2 (cs) |
| WO (1) | WO1996038218A1 (cs) |
Families Citing this family (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11324652A (ja) * | 1998-04-09 | 1999-11-26 | Fev Motorentechnik Gmbh & Co Kg | 自動車の有害物質の放出を低減する方法 |
| EP1016446B1 (en) * | 1998-12-28 | 2004-06-30 | Miyoshi Yushi Kabushiki Kaisha | Method of making flue gas harmless |
| KR100345408B1 (ko) * | 1999-01-18 | 2002-07-24 | 가부시키가이샤 다쿠마 | 열수를 이용한 배출가스 감온방법 및 그 장치 |
| US6523811B1 (en) * | 1999-01-18 | 2003-02-25 | Takuma Co., Ltd. | Method and device for temperature reduction of exhaust gas by making use of thermal water |
| DE19939951C2 (de) * | 1999-08-23 | 2002-10-24 | Sgl Acotec Gmbh | Verfahren für einen Brenner und eine entsprechende Vorrichtung |
| US6773683B2 (en) * | 2001-01-08 | 2004-08-10 | Uvtech Systems, Inc. | Photocatalytic reactor system for treating flue effluents |
| US20070209653A1 (en) * | 2003-03-06 | 2007-09-13 | Exhausto, Inc. | Pressure Controller for a Mechanical Draft System |
| US20090215375A1 (en) * | 2003-03-06 | 2009-08-27 | Greenvex | Fan Assemblies, Mechanical Draft Systems and Methods |
| AU2003277193A1 (en) * | 2003-07-09 | 2005-02-25 | Belco Technologies Corporation | WET SCRUBBING APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING NOx EMISSIONS |
| US20070072138A1 (en) * | 2005-09-23 | 2007-03-29 | Exhausto, Inc. | Atmosphere-control-system design programs and methods |
| CN100354022C (zh) * | 2005-10-14 | 2007-12-12 | 浙江大学 | 锅炉烟气臭氧氧化脱硝方法 |
| FI20065330A7 (fi) | 2006-05-16 | 2007-11-17 | Valmet Technologies Oy | Menetelmä ja laitteisto laivamoottorin rikkidioksidipäästöjen vähentämiseksi |
| FI124679B (fi) | 2006-10-13 | 2014-12-15 | Fortum Oyj | Menetelmä ja sovitelma kattilan polton valvomiseksi |
| US7955419B2 (en) * | 2007-07-25 | 2011-06-07 | Casella Waste Systems, Inc. | System and method for treating landfill gas using landfill leachate |
| US8809037B2 (en) | 2008-10-24 | 2014-08-19 | Bioprocessh20 Llc | Systems, apparatuses and methods for treating wastewater |
| GB0902234D0 (en) * | 2009-02-11 | 2009-03-25 | Edwards Ltd | Method of treating an exhaust gas stream |
| IT1392986B1 (it) * | 2009-02-23 | 2012-04-02 | Eberle | Dispositivo per il recupero energetico. |
| IT1395291B1 (it) * | 2009-02-23 | 2012-09-05 | Mazzega | Impianto per il recupero energetico. |
| JP4838870B2 (ja) * | 2009-04-28 | 2011-12-14 | 三菱重工業株式会社 | 伝熱管監視装置 |
| US9308496B2 (en) * | 2010-04-23 | 2016-04-12 | General Electric Company | System and method for controlling and reducing NOx emissions |
| US8795620B2 (en) | 2011-02-15 | 2014-08-05 | Ati Properties, Inc. | Systems and methods for recovering nitric acid from pickling solutions |
| US8784762B2 (en) | 2011-02-15 | 2014-07-22 | Ati Properties, Inc. | Treatment of NOx-containing gas streams |
| US8728221B2 (en) * | 2011-09-18 | 2014-05-20 | Donald F. Laffler | Modified wet scrubber for removal of airborne toner |
| CN102343201A (zh) * | 2011-10-11 | 2012-02-08 | 南京大学 | 一种利用烟道气余热脱除其酸性气体的工艺 |
| US8883105B1 (en) | 2012-01-09 | 2014-11-11 | Roger Glenn Miller | Removal of atmospheric pollutants from gas, related apparatus, processes and uses thereof |
| US9144769B2 (en) | 2012-01-09 | 2015-09-29 | Scio-Tech, Llc | Removal of atmospheric pollutants from gas, related apparatus, processes and uses thereof |
| US9981241B2 (en) | 2012-01-09 | 2018-05-29 | Alloys Cleaning, Inc. | Removal of atmospheric pollutants from gas, related apparatuses, processes and uses thereof |
| CN102755822A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-10-31 | 上海市张江高科技园区新能源技术有限公司 | 烟气循环流化床同时脱硫脱氮系统 |
| CN104056514A (zh) * | 2013-03-23 | 2014-09-24 | 吕荣才 | 污染气体、颗粒物收集及利用系统 |
| CN105056868A (zh) * | 2015-08-10 | 2015-11-18 | 宜兴福鼎环保工程有限公司 | 一种高效sncr脱硝装置 |
| CN105148699B (zh) * | 2015-09-02 | 2018-01-12 | 北京国电龙源环保工程有限公司 | 一种单塔氧化脱硫脱硝装置及其脱硫脱硝方法 |
| US11485649B2 (en) * | 2015-09-03 | 2022-11-01 | Questor Technology Inc. | System for reducing produced water disposal volumes utilizing waste heat |
| US10065151B2 (en) * | 2015-12-21 | 2018-09-04 | Linde Aktiengesellschaft | Methods for removing contaminants from gas streams |
| CN106244175B (zh) * | 2016-08-19 | 2019-02-19 | 肖爱国 | 烟气高温碳还原脱硝和热能回收装置 |
| CN106955565A (zh) * | 2017-03-20 | 2017-07-18 | 中信戴卡股份有限公司 | 一种用于处理盐雾机废气的装置 |
| JP2018171583A (ja) | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 無排水化排ガス処理システム及び無排水化排ガス処理方法 |
| CN108744930B (zh) * | 2018-06-13 | 2021-10-26 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于喷射器的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统 |
| CN110038394A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-07-23 | 苏治汇 | 气体净化装置 |
| CN109675426A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-04-26 | 昆明理工大学 | 一种利用磷矿粉和泥磷对烟气脱硫脱硝并副产硝酸磷肥的系统及方法 |
| CN110975923A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-04-10 | 太原理工大学 | 一种用于催化氧化no和so2的复合液相催化氧化剂的制备方法 |
| CN111603923A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-09-01 | 朱文艳 | 一种高浓度氮氧化物三级尾气净化塔 |
| CN115193178B (zh) * | 2022-06-29 | 2023-07-04 | 成都易态科技有限公司 | 烟气过滤除尘装置及黄磷烟气净化系统 |
| CN115111595A (zh) * | 2022-07-01 | 2022-09-27 | 苏州弘达环保科技有限公司 | 一种附着物可自清理的rto催化燃烧炉 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3033653A (en) * | 1960-06-27 | 1962-05-08 | American Agricultural Chem Co | Preparation of carbon-free phosphorus |
| US4178357A (en) * | 1977-11-28 | 1979-12-11 | Stoddard Xerxes T | Stripping sulphur compounds from stack and other discharge gases and the commercial products derived therefrom |
| DE2915795A1 (de) * | 1979-04-19 | 1980-10-23 | Helmut Dipl Chem Ulrich | Heizungsanlage |
| DE3238424A1 (de) * | 1982-10-16 | 1984-04-19 | Hoechst Ag, 6230 Frankfurt | Verfahren zur entfernung von stickstoffmonoxid aus abgasen |
| US5023064A (en) * | 1987-03-02 | 1991-06-11 | Turbotak Inc. | Method for removing sulfur oxide |
| US5164167A (en) * | 1988-10-24 | 1992-11-17 | Regents Of The University Of California | Process for the removal of acid forming gases from exhaust gases |
| US5348715A (en) * | 1988-10-24 | 1994-09-20 | The Regents Of The University Of California | Processes to remove acid forming gases from exhaust gases |
| US5284636A (en) * | 1992-03-25 | 1994-02-08 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method of stabilizing heavy metals in ash residues from combustion devices by addition of elemental phosphorus |
-
1996
- 1996-05-29 DK DK96914032T patent/DK0828550T3/da active
- 1996-05-29 CN CN96195619A patent/CN1089623C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1996-05-29 NZ NZ308045A patent/NZ308045A/xx unknown
- 1996-05-29 PT PT96914032T patent/PT828550E/pt unknown
- 1996-05-29 HU HU9900070A patent/HU222552B1/hu not_active IP Right Cessation
- 1996-05-29 DE DE69606998T patent/DE69606998T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-05-29 EP EP96914032A patent/EP0828550B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-05-29 TR TR97/01478T patent/TR199701478T1/xx unknown
- 1996-05-29 SK SK1617-97A patent/SK282302B6/sk unknown
- 1996-05-29 BR BR9608899-0A patent/BR9608899A/pt not_active IP Right Cessation
- 1996-05-29 PL PL96323732A patent/PL184600B1/pl not_active IP Right Cessation
- 1996-05-29 AU AU57573/96A patent/AU697034B2/en not_active Ceased
- 1996-05-29 AT AT96914032T patent/ATE190239T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-05-29 RO RO97-02199A patent/RO118697B1/ro unknown
- 1996-05-29 ES ES96914032T patent/ES2146002T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-05-29 WO PCT/CA1996/000344 patent/WO1996038218A1/en active IP Right Grant
- 1996-05-29 KR KR1019970708594A patent/KR100419314B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1996-05-29 CA CA002220456A patent/CA2220456A1/en not_active Abandoned
- 1996-05-29 UA UA97115681A patent/UA61885C2/uk unknown
- 1996-05-29 JP JP8536052A patent/JPH11511061A/ja not_active Ceased
- 1996-05-29 CZ CZ19973774A patent/CZ290490B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1996-05-29 EA EA199700345A patent/EA000374B1/ru not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-04-16 US US08/842,639 patent/US6063348A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-11-26 FI FI974330A patent/FI974330A0/fi unknown
- 1997-11-28 MX MX9709253A patent/MX9709253A/es not_active IP Right Cessation
- 1997-11-28 NO NO19975506A patent/NO316929B1/no unknown
-
2000
- 2000-06-07 GR GR20000401309T patent/GR3033623T3/el not_active IP Right Cessation
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ290490B6 (cs) | Způsob sniľování obsahu oxidů dusíku NOx ve spalinách a zařízení k provádění tohoto způsobu | |
| US9926215B2 (en) | Compact wastewater concentrator and pollutant scrubber | |
| US6093380A (en) | Method and apparatus for pollution control in exhaust gas streams from fossil fuel burning facilities | |
| AU2015203696B2 (en) | Compact wastewater concentrator and pollutant scrubber | |
| CN115591398A (zh) | 同时清除废气中的氮氧化物(NOx)及硫氧化物(SOx)的装置 | |
| EP0458842B1 (en) | Apparatus and process for the elimination of atmospheric pollution | |
| CA2578048C (en) | Method and system for reducing ammonia slip after selective reduction of nox | |
| KR102099885B1 (ko) | 과산화수소의 열분해를 이용한 습식 스크러버 내 NOx와 SOx 제거장치 및 제거방법 | |
| CN204768208U (zh) | 对链条锅炉的烟气进行脱硫脱硝一体化系统 | |
| CN105983311A (zh) | 对链条锅炉的烟气进行脱硫脱硝一体化系统 | |
| CN102773001B (zh) | 高温雾化湿法脱硝工艺系统及脱硝方法 | |
| CN109126441A (zh) | 一种智能烟气脱硝设备 | |
| CN112717658B (zh) | 一种常温氧化还原法脱硝的装置及其工艺 | |
| CN108479362A (zh) | 一种sncr脱硝系统 | |
| KR20070062727A (ko) | 배기가스에 함유된 질소산화물 제거장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20040529 |