CZ291174B6

CZ291174B6 - Způsob potlačení tvorby aerosolů kyseliny sírové v čističkách odpadních plynů

Info

Publication number: CZ291174B6
Application number: CZ19992893A
Authority: CZ
Inventors: Hans-Joachim Dieckmann; Heinz Gutberlet
Original assignee: E.On Engineering Gmbh
Priority date: 1997-02-15
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 2003-01-15
Also published as: GR3035124T3; DE59800393D1; ATE198164T1; HK1023958A1; DE19705897A1; US6154909A; TW363897B; EP0968044A1; JP2000512899A; EP0968044B1; PL335304A1; ES2154077T3; CN1248176A; DK0968044T3; CN1108848C; WO1998035745A1; CZ289399A3

Abstract

Zp sob spo v v tom, e se do odpadn ho plynu p°edb n rozpra uje voda tak, aby se teplota odpadn ho plynu nesn ila pod teplotu rosn ho bodu kyseliny s rov . Toto rozpr en vody se prov d p°ed isti kou plynu, p°ed p°ed°azenou pra kou plynu nebo p°ed v²m n kem tepla, p°ed°azen²m p°ed pra kou, m se plynn kyselina s rov absorbuje ve vod .\

Description

Oblast techniky

Pro oddělení oxidu siřičitého a oxidu sírového z odpadních plynů, které odpadají při spalování fosilních paliv nebo odpadů v elektrárnách nebo spalovnách, se odpadní plyn odsiřuje. Pomocí odsíření odpadních plynů se sníží emise těchto látek, aby se zabránilo zatížení životního prostředí těmito látkami.

Dosavadní stav techniky

Ze způsobu odsiřování odpadních plynů mají největší význam promývací způsoby, používající suspenze hydroxidu vápenatého nebo vápence. Při těchto takzvaných mokrých způsobech se odpadní plyny zpracovávají za chlazení v rozprašovacích věžových pračkách rozprášenými pracími suspenzemi, přičemž se může dosáhnout stupeň odsíření vyšší než 35 %.

Vedle oxidu siřičitého obsahují spalovací odpadní plyny síru i ve formě plynné kyseliny sírové, která je plynná při teplotách odpadních plynů, které jsou vyšší než teplota rosného bodu kyseliny sírové (asi 130 °C).

Při rychlém ochlazení odpadního plynu v pračkách plynu na teploty okolo 45 až 65 °C se tvoří aerosoly kyseliny sírové. U aerosolů kyseliny sírové se jedná o kapičky koncentrované kyseliny sírové, která se neodloučí ani v pračce ani v dále zařazených odlučovačích kapek. Tím se tedy přivádí do dále zapojených stupňů čističky odpadních plynů kapalná kyselina sírová, která se nemůže bez vynaložení velkých nákladů úplně oddělit.

Aerosoly kyseliny sírové vedou k problémům s emisemi a korozí. Jednak dochází k problémům s korozí v cestách čistého plynu za pračkami kouřového plynu před komínem, jednak se v minulosti objevovaly problémy v důsledku imise kyselých částic v okolí elektráren.

Z DE 41 25 214 Al je v zásadě známo, že se plynné směsi podrobují před praním plynu v prací koloně předběžnému zpracování rozprášenou vodou (procesu chlazení plynů bez přepážek pomocí kapaliny). Při známých způsobech se ovšem provádí již dříve zmíněné rychlé snížení teploty, které probíhá spolu s tvorbou aerosolu kyseliny sírové.

Vynález si proto klade za základní úlohu snížit co nejvíce, nebo zabránit tvorbě aerosolů kyseliny sírové v čističkách odpadních plynů elektráren a spaloven.

Podstata vynálezu

Tato úloha je vyřešena způsoben potlačení tvorby aerosolů kyseliny sírové v čističkách odpadních plynů, při kterém se odpadní plyn v čističce odpadních plynů elektrárny nebo spalovny podrobí předběžnému rozprášení vodou tak, aby došlo k ochlazení spalovacího plynu na teplotu vyšší než je teplota rosného bodu kyseliny sírové. Ochlazování se tedy musí provádět tak, aby teplota kyseliny sírové ve spalovacím plynu nebyla nižší než její rosná teplota.

Při použití paliv obsahujících síru je koncentrace plynné kyseliny sírové v odpadním plynu až okolo 50 mg/m³. Podle výhodné formy vynálezu se při předmětném rozprášení dosáhne ochlazení odpadního plynu na 110 až 150 °C, při nejvýhodnější formě provedení vynálezu na 120 až 140 °C.

-1 CZ 291174 B6

Předběžné rozprášení vody se provádí před výstupem odpadního plynu z odlučovačů prachu a před vstupem tohoto odpadního plynu do pračky plynu. Odpadní plyn vstupuje do pračky například s teplotou vyšší než 150 °C. Teplota odpadního plynu se může měnit podle druhu elektrárny nebo spalovny a může být až 500 °C i vyšší.

Pomocí způsobu podle vynálezu neprobíhá ochlazování spontánně přes velký teplotní gradient například na teplotu prací kapaliny 45 až 65 °C, jak je tomu u známých zařízení. Spíše se pomocí předběžného rozprášení vody nastaví nižší teplotní gradient pro ochlazení odpadního plynu a předběžnou absorpci ještě plynné kyseliny sírové vodou. Plynná kyselina sírová je tedy z nejío větší části absorbována vodou, dříve než dojde k ochlazení pod teplotu rosného bodu.

Podle výhodné formy provedení způsobu podle vynálezu se odpadní plyn po výstupu z elektrofiltrů a před vstupem do pračky (absorbéru) vede do počáteční pračky (chladiče) a přímo před vstupem trubky pro odpadní plyn do počáteční pračky se rozprašuje pomocí uspořádaných trysek 15 voda. Podle dalšího výhodného provedení vynálezu se předběžné rozprášení vody do odpadního plynu provádí před vstupem do výměníku tepla, který je zapojen před pračkou.

Absorpce kyseliny sírové se provádí tak dlouho, dokud je ještě plynná, čímž se významně sníží nebo dokonce zabrání tvorbě aerosolu kyseliny sírové v pračce. V důsledku předběžného rozprá20 šení podle vynálezu nedochází přitom k větší spotřebě procesní vody.

Množství vody, potřebné pro předběžné rozprášení, se může přitom stanovit tak, aby při odpaření části vody došlo k ochlazení odpadního plynu (kouřového plynu) mírně nad rosnou teplotu kyseliny sírové. Vstřikované množství vody může být například 0,01 až 0,02 1/m³. Množství vody, 25 použité podle vynálezu pro předběžné rozprášení, je tedy o faktor 1000 menší než množství vody, které se podle známých způsobů přivádí v počátečních pračkách do styku s odpadním plynem.

Pro zajištění vysoké účinnosti se voda, s výhodou na několika místech, rozprašuje ve směru proti proudění odpadního plynu. Pro zaručení vysoké účinnosti při odlučování plynné kyseliny sírové 30 se vyrábí dostatečné množství kapiček, takže celý průřez kanálu pro kouřový plyn je pokryt.

Hustota kapiček se může řídit zejména počtem a uspořádáním trysek, jakož i tlakem vody v tryskách. Je samozřejmé, že počet a popřípadě uspořádání trysek záleží na průměru a tvaru zařízení vedoucího odpadní plyn. Pro předběžné rozprášení nebo proces chlazení plynů bez přepážek pomocí kapaliny se může rozprašovat procesní voda z elektráren nebo spaloven.

Spektrum kapiček se volí tak, aby rozprášená kapalina jednak poskytovala dostatečný povrch pro absorpci plynné kyseliny sírové, a jednak aby se velikost kapiček nastavila tak, aby kapky nebyly příliš jemné, neboť jinak by se odpařilo celé množství vody.

Zda byly nastaveny optimální podmínky pro předběžné rozprášení vody se dá zjistit pomocí množství kyseliny sírové v takzvaných cestách čistého plynu.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 ukazuje velice zjednodušeně Venturiho pračku.

-2CZ 291174 B6

Příklad provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněna Venturiho pračka h Ve vedení 2 pro odvod odpadního plynu, tedy před vstupním otvorem 3 Venturiho pračky 1 pro odpadní plyn, jsou uspořádány trysky 4, pomocí nichž se pro absorpci plynné kyseliny sírové rozprašuje do odpadního plynu voda (předběžné rozprášení vody do plynu). Hlavní rozprášení se provádí vodnou suspenzí hydroxidu vápenatého pro vysrážení síry jako dihydrátu síranu vápenatého. Toto se provádí tryskami 5 uspořádanými ve Venturiho pračce 1.

Pro prokázání účinnosti způsobu podle vynálezu byly provedeny analýzy plynné kyseliny sírové a kyseliny sírové ve formě aerosolu v kouřovém plynu před a za REA-pásem, a to s použitím a bez použití předběžného rozprášení vody v počáteční pračce. Pro nastavení dostatečného I obsahu síry v surovém plynu před odsířením kouřových plynů pro zajištění výsledků měření se nastavilo povápnění uhlí v kotlovém zařízení ve zkušební periodě, čímž se v důsledku zvyšujících se množství konverze SO₂ v kotli může dosáhnout zvýšení koncentrace plynného SO₃ z 1 až 3 mg/m³ na 12 až 15 mg/m³ SO₃ (v normálním stavu; suché 5 % O₂) v surovém plynu před odsířením.

Pro měření obsahu kyseliny sírové se za odlučovačem kapek odebírá vzorek odpadního plynu pomocí sacího hrdla zahřátého na teplotu odpadního plynu, kyselina sírová, která je v něm popřípadě ještě přítomna, se odlučuje na fólii a po absorpci odloučení kyseliny sírové ve vodě se provede titrační stanovení kyseliny sírové.

Výsledky jsou reprodukovány na obr. Ia a 2, přičemž v případě výsledků podle obr. Ia se provádělo předběžné rozprášení podle vynálezu, v případě výsledků podle obr. 2 se neprovádělo žádné předběžné rozprášení.

Písmena A až J na úsečce udávají jednohodinová časová období s půlhodinovým přerušením, během něhož byl proveden pokus.

V pokusném časovém období jsou koncentrace plynného oxidu sírového v surovém plynu za elektrofiltrem a před odsířením kouřového plynu (teplota kouřového plynu 134 až 136 °C) 12 až 15 mg/m³ (za norm. stavu; suché, 5 % O2). Ve stejném časovém období byly prokázány v čistém plynu při odsíření kouřových plynů (teploty mezi 72 až 75 °C) koncentrace kyseliny sírové ve formě aerosolu pod mezí stanovení 1 mg/m³ SO³. Pro zajištění naměřených hodnot byl dále určován ve stejném časovém období plynný SO^J v oblasti druhého výměníku tepla při odsíření kouřových plynů při teplotách kouřového plynu 138 až 142 °C. V důsledku předběžného rozprášení vody do odpadního plynu podle vynálezu byly zjištěny koncentrace SO3 1 mg/m³ (za norm. stavu, suché; 5 % O₂).

Obr. 2 ukazuje koncentrace před a za REA-pásem bez předběžného rozprášení vody do kouřového plynu.

Pro písmena A až J platí stejné vysvětlení jako u obr. 1.

V časovém období pokusu byl zjištěn plynný SO₃ v surovém plynu za elektrofiltrem a před odsířením kouřového plynu v koncentraci 13 až 15 mg/m³ (v norm. stavu; suché; 5% O2). Pro zajištění naměřených výsledků byly určovány také současně koncentrace plynného oxidu sírového v oblasti druhého výměníku tepla při odsíření kouřového plynu. Za stálých provozních okrajových podmínek byly v korelaci s naměřenými hodnotami aerosolů zjištěny koncentrace plynného oxidu sírového 3 až 5 mg/m³ (v norm. stavu; suché; 5 % O2). Naměřené výsledky ukazují, že se 30 až 40 % plynné kyseliny sírové, vnesené do REA-pračky, převede na kyselinu sírovou ve formě aerosolu, v případě, že se neprovede předběžné rozprášení vody do kouřového plynu.

Z výsledků pokusů lze zcela jasně seznat, že předběžné rozprášení vody tryskami do kouřového plynu v počáteční pračce významně minimalizuje vznik aerosolu kyseliny sírové. Bylo možné konstatovat, že se stav materiálu výměníku teplota po zavedení předběžného rozprášení vody do 5 kouřového plynu, co se týká koroze kyselinou, podstatně zlepšil. Masivní korozívní pochody na výměnících tepla, které byly pozorovány po zprovoznění čističek kouřového plynu, by ly v přímé souvislosti se zatížením proudů čistého plynu za REA-pračkami aerosoly H2SO4.

Claims

15 1. Způsob potlačené tvorby aerosolů kyseliny sírové v čističkách odpadních plynů elektráren a spaloven, vyznačující se tím, že se do odpadního plynu v čističce odpadních plynů předběžně rozprašuje tryskami voda tak, aby se teplota odpadního plynu nesnížila pod teplotu rosného bodu kyseliny sírové.

20

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se předběžné rozprášení vody do odpadního plynu provede tryskami před jeho vstupem do pračky.

3. Způsob podle nároku 1, vy znač u j í cí se tí m , že se do odpadního plynu rozprašuje voda před jeho vstupem do předřazené pračky.

4. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se předběžné rozprášení vody do odpadního plynu provede před jeho vstupem do předřazeného výměníku tepla.

5. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se při předběžném rozprášení vody 30 sníží teplota odpadního plynu na 110 až 150 °C.

6. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se při předběžném rozprášení sníží teplota odpadního plynu na 120 až 140 °C.