CZ377497A3

CZ377497A3 - Způsob pro snižování obsahu oxidů dusíku ve spalinách a zařízení k jeho provádění

Info

Publication number: CZ377497A3
Application number: CZ973774A
Authority: CZ
Inventors: Thomas V. Hinke; Rob Triebe; Joseph Dr. Hinke
Original assignee: Thermal Energy International Inc.
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1996-05-29
Publication date: 1998-07-15
Also published as: EP0828550A1; KR19990022115A; HUP9900070A3; NO975506D0; PT828550E; CN1089623C; WO1996038218A1; US6063348A; NO316929B1; RO118697B1; EA000374B1; MX9709253A; DK0828550T3; SK282302B6; KR100419314B1; HUP9900070A2; PL184600B1; ATE190239T1; EA199700345A1; CN1190907A

Description

Systém pro mokré čištění spalin o rekup-frf^&j---&dDadního-t-epla o λ .-..1. 7~ i i b 7

Rozsah patentu

V^ÍAíilzZZ^

Tento patcnfr-se vztahuje na systémy pro mokré čistění spalin. Přesněji, tento patent se vztahuje na věžové mokré pračku pro odstraňování nežádoucích látek znečišťujících ovzduší (např. tuhých částic, plynů vytvářejících kyselý déšť, organických toxických látek, zápachu, atd.) z proudu vyfukovaných spalin produkovaných parními kotli v průmyslové, obchodní a institucionální sféře (Industrial/Commercial/InstitutionalICt), zvláště pro odstraňování oxidů dusíku (NQ„).

Původ patentu

Popud k vyvinutí ekonomické technologie, zaměřené na snižování emisí NO_Xze všech stacionárních spalovacích zdrojů, byl dán v roce 1990 právním předpisem o úpravě zákona o čistém ovzduší [Clean Air Act Amendments (CAAA)l, vydaným Kongresem Spojených států amerických. V nedávné době publikace (EPA-453/R-94-022), vydaná Agenturou pro ochranu životního prostředí [Environmental Protection Agency (EPA)] jasně stanoví, že nový časový rozvrh snižování NO_X se bude aplikovat na kotle v průmyslové, obchodní a institucionální sféře [které svými výkony na vstupu jsou v rozmezí od 0,4 MBtu/h do 1 500 MBtu/h (pozn. překladatele: IMBtu/h = 1,05463 GJ/h nebo 0,292875 MW)], specificky na ty kotle, které emitují více než 25 tun NO_X ročně. Takové množství NO* emisí ročně může produkovat kotel parního ústředního topení o jmenovitém výkonu 5MW, který spaluje olej, nebo kotel parního ústředního topení o jmenovitém výkonu 10MW, který spaluje plyn.

Existuje řada způsobů jak snižovat emise NO_X ze stávajících parních kotlů. Modifikace spalovacího procesu jsou obvykle nejjednodušší a nejlacinější. Typickými příklady jsou-. 8) přechod na palivo o nízkém obsahu dusíku (N);

b) minimalizace používání přebytečného vzduchu; c) snížení teploty spalování vstřikováním vody nebo páry; d) zkrácení doby pobytu v zóně plamene; e) recyklace a znovuspálení veškerých spalin nebo jejich části; f) instalace dohoříváku; nebo g) instalace nového hořáku, který produkuje NO_Xna nízké úrovni. Jiné technologie na snižování emisí NO_X zahrnují určitou formu zpracování (úpravy) spalin. Tři hlavní podskupiny jsou: a) selektivní katalytická redukční (Selective Catalytic Reduction - SCR) nebo selektivní nekatalytická redukční (Selective Non-Catalytic Reduction - SNCR) reakce mezi NO_X a amoniakem (čpavkem) nebo močovinou, produkující N₂; b) mokré praní proudu plynu oxidačním činidlem (převedení NO na rozpustný N0₂), nebo použití absorbčního činidla specificky pro absorpci NO; nebo c)

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL lne.

• · • · · ·

Page 2 of 20 použití elektrickým výbojem vytvořených vysoce reaktivních volných radikálů o krátké životnosti.

technologií, jejichž instalací lze vylepšit stávajících zařízení z hlediska snižování emisí NO,, které jsou v současnosti populární 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 NO, na nízké úrovni, a recirkulaci spalin pro znovuspálení. Přestože náklady na její instalaci jsou vysoké, zdá se, že selektivní katalytická redukční (Selective Catalytic Reduction io SCR) technologie je jedinou upřednostňovanou technologií pro zpracování • (úpravu) spalin. Technologie SCR je v současnosti považována za nejlepší dostupnou technologii (Best Available Technology - BAT) jak průmyslem, tak EPA, protože je schopna snižovat emise NO, ovíce než 80% jak z kotlů kde palivem je plyn, tak z kotlů kde palivem je olej.

is Nekatalytická, NH₃vybuzená redukce NO, (SNCR) nahradí SCR v případech, kdy palivem je uhlí, nebo když se používají paliva s vysokým obsahem síry. Hlavní výhodou SNCR ve srovnání se SCR je, že SNCR je dvakrát ekonomičtější, i když zřídka dosáhne většího než 60% snížení NO,. Hlavní nevýhodou SNCR je to, že vyžaduje vysoké teploty, obyčejně vyšší než

2.0 800^úC. Většina kotlů v průmyslové, obchodní a institucionální sféře je však nyní vybavena ekonomizéry, které snižují teplotu spalin na 300^eC nebo nižší.

V současnosti je značná aktivita ve výzkumu věnována aplikací elektrického výboje do spalin, např. výboj pulzující koróny, výboj

2j£ dielektrické bariéry, doutnavý DC výboj, E-paprsek, atd. Záměrem je vyprodukovat volné radikály o krátké životnosti, které budou spontánně reagovat s molekulami NO,, z nichž by se většina měla redukovat na N₂, aniž by redukovaly také molekuly C0₂ na 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, O_s), které reagují s CO a N₂ s vytvářejí NO, což vede ke zvyšovaní obsahu NO, namísto jeho snižování.

Závažnou nevýhodou všech výše popsaných způsobů a systémů pro snižování

3? emisí NO, je, že vyžadují buď jednorázové nebo trvalé nenávratné kapitálové výlohy. A proto je žádoucí ekonomičtější metoda a systém snižování emisí NO,.

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL lne.

tit* • · · ·

Page 3 of 20

Tvoření radikálů kysl iku (0 nebo 0₃) v průběhu oxidace žlutého fosforu (P₄) je známo po mnoho let (Thad D. Farr, Phosphorus. Properties of the Element and Some of its Compounds, Tenessee Valley Authority, V/ilson Dam, Alabama, Chem. Eng. Report *9, 1950; J.R, Van Wazer, Phosphorus and its

S Compounds, Interscience, New York 1958). S.G. Chány a G.C. Liu (Nátuře, 343:151-3, 1990) navrhli zavádět P₄do rozstřiku v mokré pračce plynů, aby v proudu spalin z kotle NO oxidoval na N0₂. Po laboratorních experimentech autoři (S.G. Chang and D.K. Lee, Environmental Prog., 11:66-73,1992) navrhli ekonomickou přijatelnost metody snižování emisí NQ„ pomocí P₄io indukované přeměny NO na N0₂ v mokré pračce plynů, zvláště je-li možná návratnost nákladů prodejem fosfátů zachycených v prací kapalině. Avšak, přenesení zmíněných laboratorních experimentů do průmyslových aplikací ve velkém měřítku není snadno uskutečnitelné bez překonání závažných technických problémů. P₄ je vysoce reaktivní a musí vždy být skladován v is^- hermeticky uzavřených nádobách a musí být manipulován v hermetických podmínkách, tj. bez přístupu vzduchu, což, při manipulaci se stálým proudem velkého množství (fosforu), představuje technické problémy. Navíc, aby se vytvořila kapalina/kepalina emulze z fosforu a vody, nesmí teplota rozstřiku nikdy klesnout pod 45’C.

2o Umístění interakce P₄/NO v rozstřiku mokré pračky plynů podle návrhu Chang et al. činí dosažení úplného omezení reakcí všech nežádoucích produktů, tj. ozónu a kysličníků fosforu, obtížným. Navíc interakce P₄/NO při styku plynu s kapalinou v mokré pračce plynů činí dosazení optimálního molárního poměru P/N, nezbytného pro hospodárnost nákladů, nesnadným.

Jiné problémy, spojené s navrhovaným zaváděním P₄ do rozstřikované kapaliny v mokré pračce plynů jsou takové, že ve sběrné nádrži na dně mokré pračky plynů nesmí být obsažen přebytečný P₄, mó-li být kapalina v nádrži čištěna usazováním nebo filtrováním, a že účinnost reakce mezi radikály kyslíku a molekulami NO 2ávisí na době pobytu reagujících složek ve věži s rozstřikem. A nakonec se domníváme, že reakce mezi P₄ a NO se odehrávají v plynné fázi. Přidávání fosforu do rozstřiku prací kapaliny by tudíž bylo z mnoha hledisek nevýhodou.

Tyto problémy jsou nyní překonány metodou a systémem, které jsou v souladu s tímto patentem, v nichž se interakce P₄/N0 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 dovoluje; 1) maximalizovat bezpečnost s ohledem na skladování P₄ a manipulaci s ním; ii) optimalizovat interakci P₄/N0 v plynné fázi; a iii) omezovat tvoření nebezpečných vedlejších produktů.

4o Kromě toho, tato metoda a systém, které jsou v souladu s tímto patentem, poskytují ekonomickou kontrolu znečišťování tím, že kombinují úkon

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL lne • · · ·

Page 4 of20 mokrého praní plynů s úkonem rekuperace odpadního tepla. Systém mokrého praní plynů, který je v souladu s tímto patentem, takto kombinuje o2ónem vyvolanou oxidaci NO na N0₂ s mokrým praním plynů a s rekuperací tepla. Konečným výsledkem je vynikající přídavný systém pro zamezování

S znečišťování ovzduší, který je schopen odstranit více než 30^ NO* plynů společně s přibližně 95^ S0₂ a 99^ tuhých částic, a který, je-li to požadováno, umožňuje rovněž rekuperací energie a její využití, přidáním kterého se vylepší stávající zařízení.

Stručný obsah patentu io Předmětem přítomného patentu jsou systém a metoda pro snižování emisí NO_X, které překonávají výše uvedené technologické a ekonomické problémy.

Dalším předmětem přítomného patentu je systém a metoda pro snižování emisí NO,, které jsou v kombinaci s rekuperací odpadního tep]8.

Ještě dalším předmětem přítomného patentu je systém pro celkovou is- kontrolu emisí a rekuperací odpadního tepla, který umožňuje nepřetržité odstraňování SO_X a tuhých částic, a který umožňuje návratnost kapitálových nákladů.

Systém pro snižování obsahu NO* ve spalinách v souladu s tímto patentem, podle něho zahrnuje prostředek pro přípravu kapal i na/kapal i na emulze P„ s

2o vodou; prostředek pro vstřikování odměřeného množství této emulze ve formě mlhoviny do spalin; a prostředek pro odstranění N0₂ a oxidů fosforu ze spalin. Tento prostředek pro odstraňování je umístěn ve zvoleném místě ve směru proudu spalin za prostředkem pro vstřikování, takže fosforem urychlená oxidace NO ve spalinách, která je vybuzená vstřikem

2.5 této emulze, je v podstatné míře úplná před odstraňováním NO,.

Prostředkem pro odstranění je nejlépe mokrá věžová pračka plynů a prostředkem pro vstřik je rozstřikovací tryska, umístěná v proudu spalin ve zvoleném místě před vstupem do věžové pračky plynů, takže fosforem urychlená oxidace NO ve spalinách, vybuzená vstřikem teto emulze, je v

Ao podstatné míře úplná ještě před tím, než se spaliny dostanou do styku s vodní prací kapalinou v mokré věžové pračce plynů.

Prostředek pro přípravu emulze P< s vodou zahrnuje pokud možno vyhřívanou vodní lázeň pro tavení tuhého fosforu uskladněného v nádobě, která je úplně ponořitelná ve vodní lázni, aby se tak zamezilo styku

3S fosforu se vzduchem; nádrž na emulzi je hermeticky.uzavřená pro zamezení jejího styku s okolím, prostředek pro přivádění zkapalněného fosforu z

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL lne.

• · · · • · · ·

Page 5 of20 nádoby do nádrže na emulzi, a prostředek pro směšování zkapalněného fosforu s vodou v nádrži na emulzi v předem zvoleném poměru. V preferované sestavě tento systém déle nejlépe zahrnuje prostředek na oplachování zkapalněného P₄ roztokem kyseliny dvojchromové, aby se g odstranily stopové nečistoty.

Mokrá věžová pračka plynů nejlépe zahrnuje sběrnou nádrž pro shromažďování použité prací kapaliny a okruh pro úpravu (použité) prací kapaliny a rekuperaci tepelné energie z ní, kterou tato (prací kapalina) převzala ze spalin.

lo Jiným aspektem přítomného patentu je metoda pro snižování obsahu NO_X ve spalinách, která zahrnuje následující kroky: přípravu emulze kapalina /kapalina P₄ s vodou; vstřik zvoleného množství této emulze ve formě mlhoviny do spalin v předem zvoleném místě; a odstranění N0₂ ze spalin v nějaké vzdálenosti ve směru proudu spalin za předem zvoleným místem;

IS^- tato vzdálenost budiž zvolena tak, aby fosforem urychlená oxidace NO ve spalinách, vybuzená vstřikem emulze,byla v podstatné míře ukončena ještě před tím, než se začne odstraňovat NO_Z.

Spaliny je nejlépe přivést do styku s vodní prací kapalinou pro odstraňování N0_z a oxidů fosforu. Používaná emulze se s výhodou

2o připravuje zahříváním tuhého P₄ ve vodní lázni, aby se předešlo styku fosforu se vzduchem, a směšováním zkapalněného P₄ s vodou v předem zvolenén poměru v atmosféře N_z,

Ještě dalším aspektem tohoto patentu je systém pro snižování obsahu N0_xve spalinách, který zahrnuje: mokrou věžovou pračku plynů, jež sestává z

2.5 komory pro úpravu spalin; vstupní otvor pro spaliny, kterým jsou spaliny přiváděny do této upravovači komory; rozstřikovací sestavu pro zavedení prací kapaliny do proudu spalin v upravovači komoře; sběrnou nádrž pro shromažďování použité prací kapaliny; a výfuk pro upravené spaliny. Systém pro vstřik emulze fosforu s vodou zahrnuje prostředek pro přípravu kapalina/kapalina emulze P₄ s vodou a prostředek pro vstřik odměřeného množství této emulze ve formě mlhoviny do spalin před jejich vstupem do mokré věžové pračky plynů tak, aby fosforem urychlená oxidace NO ve spalinách byla v podstatné míře ukončena ještě před tím, než se spaliny dostanou do styku s prací vodou v mokré věžové pračce plynů.

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL lne.

« · · ·

Page 6 of 20

Stručný popis nákresů

Jiné aspekty a výhody přítomného patentu vyjdou najevo z následujících podrobných ukázkových popisů prioritního začlenění s odkazem na výkresy, z nichž:

£ Obr. 1 je schematický diagram prioritního začlenění systému pro snižování emisí NO* v souladu s tímto patentem;

Obr. 2 je schematický blokdiagram ilustrující interakci komponentů, zobrazených v Obr. 1, a všechna přídavná zařízení se vztahem k monitorování a řízení klíčových proměnných (veličin) pro maximalizaci

Jo účinnosti, bezpečnosti a kontroly;

Obr. 3 je zvětšenina Sekce A v Obr. 1; a Obr. 4 je zvětšenina Sekce B v Obr. 1.

Podrobný popis prioritního zaclánění

V prioritním začlenění, schematicky zobrazeném v Obr. 1, přítomný systém is v souladu s tímto patentem zahrnuje systém 10 pro manipulaci a vstřikování fosforu a systém 50 pro mokré praní plynů a rekuperaci odpadního tepla. Systém pro manipulaci a vstřikování fosforu sestává ze stanice A pro skladování fosforu, stanice B pro emulgování (fosforu s vodou) a z uspořádání C pro vstřikování emulze fosforu, které bude í.0 podrobněji popsáno níže s odkazem na Obr. 3, respektive na Obr. 4. Systém pro mokré praní plynů a (zachycování a) rekuperaci odpadního tepla· zahrnuje mokrou věžovou pračku plynů 52 a okruh 54 pro úpravu prací kapaliny a rekuperaci tepla.

V prioritním procesu, jež je v souladu s tímto patentem, a který je 2? zobrazen v blokovém schématu v Obr. 2, je kapalina/kapalina emulze P₄ s vodou vstřikována do proudu spalin prostřednictvím uspořádání vstřiku C.

Vstřik se uskutečňuje před mokrou věžovou pračkou plynů 52. Přesné umístění vstřiku je zvoleno tak, aby fosforem urychlená oxidace NO ve spalinách byla v podstatné míře ukončena ještě před tím, než se spaliny

3o dostanou do styku s prací vodou. Vzdálenost bodu vstřiku od mokré věžové pračky plynů 52 lze vypočítat z rychlosti proudu spalin v bodě vstřiku a z časového úseku reakce, nutného pro oxidaci příslušného množství NO přítomného ve spalinách, kterýžto časový úsek lze určit z dat dostupných v literatuře.

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL lne.

Page 7 of 20

Mokré věžová pračka plynů 52 ze spalin odstraňuje ve vodě rozpustné plyny (včetně kyselých plynů a skleníkových plynů) a tuhé částice, přičemž rovněž plní funkci výměníku tepla s přímým stykem plynů s kapalinou. Primární prací kapalinou je nejlépe voda, která je chemicky upravována s

S vyváženým pH faktorem, která je přiváděna do věže 52 v její vrchní části rozstřikovacími tryskami 58. Prací kapalina potom stéká vnitřkem věže 52 dolů skrze strukturovanou vnitřní vrstvu 50 (Glitch, Canada), která poskytuje velkou plochu pro účinný převod hmoty a účinný přenos tepla. Prací kapalina se shromažďuje ve sběrné nádrži 62 na spodku věže 52. ίο Horké spaliny jsou přiváděny do věže 52 vstupním otvorem 72, umístěným nad sběrnou nádrží 62, a proudí vzhůru oproti dolů stékajícímu proudu prací kapaliny. Teplota této kapaliny je volena tak, aby umožňovala kondenzaci vodních par, tudíž přenos jak skupenského, tak sensibilního tepla ze spalin do prací kapaliny. Ohřátá prací kapalina je čerpána ze ir sběrné nádrže 62 do výměníku tepla 64 (Nixon Vicarb, Newmarket, Ontario). Při průchodu výměníkem tepla se prací kapalina před její zpětnou recirculací do rozstřikovacích trysek 58 ve vrchní části věže 52 ochlazuje chladící kapalinou, rovněž cirkulující výměníkem tepla 64, přičemž se chladící kapalina ohřívá stejnou měrou, jakou se prací kapalina ochlazuje.

2.0 Tato ohřátá chladící kapalina může být použita pro vytápění v kotelně nebo pro vytápění dalších budov, pro přípravu teplé užitkové vody, nebo něčeho podobného. Energie přenášená chladící kapalinou, která se nevyužije v kotelně a v procesu mokrého praní plynů, např. pro ohřívání fosforu, což bude podrobně popsáno níže, se může prodávat spotřebitelům v komerční nebo residenční sféře. Po určité době to umožňuje navrácení veškerých, nebo alespoň podstatné části, nákladů na provoz a kapitálových nákladů na zakoupení systému pro mokré praní plynů. Aspekt rekuperace tepla systému, který je v souladu s tímto patentem, dává tomuto systému významnou ekonomickou výhodu oproti konvenčním systémům pro praní

3o plynů a zvláště pak pro snižování NO_X, které neumožňují amortizaci kapitálových nákladů na zakoupení a instalaci, ani amortizaci provozních nákladů prodejem rekuperované energie. Výfukový ventilátor s proměnnými otáčkami 68, umístěný ne výstupu 70 z věže 52 je automaticky řízen tak, aby měnil tah uvnitř věže, regulujíc tak statický tlak ve věži 52, a aby udržoval požadované parametry provozu kotlů.

Mokrá věžové pračka plynů 52 je obvykle instalována v těsné blízkosti stávajícího komínu, takže spaliny mohou být bez obtíží a ekonomicky nasměrovány ze spodní části komínu (nezobrazeno) do vstupního otvoru 72 věže. Mokrá věžová pračka plynů 52 má takové rozměry, aby byla schopna ijO přijímat celý objem proudu výfukových plynů, extrahovat maximální množství sensibilního a latentního tepla v průběhu ochlazování těchto plynů, nejlépe na 38°C, a zachycovat tuhé částice, S0₂ a N0₂. Účinnosti

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL Inc.

Page 8 of 20 tohoto převodu hmoty e přenosu teple závisejí na velikosti plochy styku plynu s kapalinou v mokré věžové pračce plynů, na teplotním gradientu mezi proti sobě se pohybujícími médii (klesající teplota stoupajících plynů směrem vzhůru versus stoupající teplota kapaliny pohybující se s směrem dolů), na výběru a udržování poměru kapalina/plyn, na výběru a udržování konečné výstupní teploty plynů, na výběru pufru pro regulaci pH faktoru a na teplotě prací kapaliny, optimalizace procesu odstraňování látek znečišťujících ovzduší a procesu rekuperace tepla je docilována systémem monitorování, který zahrnuje io čidla pro snímání tlaku 74 a teploty 76 a čidlo pro snímání pH faktoru 78, (Base Controls, Newmarket, Ontario), výfukový ventilátor 66, oběhové čerpadlo 61 (Pump Tech lne., Mississauga, Ontario) v okruhu 54 prací kapaliny, ústřední řídící spínač 82 a čerpadlo 64 pro odměřené dávkování chemického roztoku úpravy (pufru) prací kapaliny. Čidla 74, 76 a 76 jsou

IS přidruženými vodiči 74a, 76a a 78a elektrickým obvodem spojeny s ústředním řídícím spínačem 62, aby tento mohl přenášet signály reprezentující velikost příslušné detekované proměnné veličiny. Ústřední řídící spínač 62 je elektrickým obvodem zpětně spojen s výfukovým ventilátorem 68, oběhovým čerpadlem 81 a měrným čerpadlem 84

2o příslušnými vodiči 66a, 61 a, a 84e pro regulaci proudu spalin, pro regulaci průtoku prací kapaliny okruhem 54 úpravy prací kapaliny a rekuperace tepla z ní, a pro regulaci teploty a pH faktoru prací kapaliny rozstřikované z rozstřikovacích trysek 58 dle jednotlivých parametrů ukládaných v ústředním řídícím spínači 82. Průtok okruhem 54 lze také regulovat

2$· elektricky řízeným modulačním ventilem 75 (Base Controls, Nepean, Ontario), spojeným vodičem 75a (s ústředním řídícím spínačem 82). Rozdělovači uspořádání (není ukázáno) prací kapaliny lze kombinovat s několika výměníky tepla 64 (neukázány) tak, aby byl neustále k dispozici dostatečně velký odběr tepla nutný pro přenos energie uložené v prací kapalině. Aby se navíc optimalizovalo odstraňování tuhých částic a rozpuštěných sloučenin 2e spalin, regulují se teplota a množství do spalin rozstřikované prací kapalíny tak, aby konečná výstupní teplota plynů byla udržována pod rosným bodem (tj. teplotě nižší než 50’C). Tak se docílí zachycování 2e spalin jak sensibilního, tak latentního tepla. Ve sběrné nádrži 62 mokré věžové pračky plynů se shromažďuje rozstřikovaná kapalina společně s kondenzovanou vodní parou 2e 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 mé přívod přídavné vody 86 a pro ijo reguleci výšky hladiny kapaliny je vybavena nejlépe běžným automatickým kulovým plovákovým ventilem 68. V důsledku kondenzace vodních par, obsažených původně v proudu spalin, je však v této sběrné nádrži obvykle

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL lne.

Page 9 of 20 přebytek vody vhledem potřebnému množství prací kapalíny pro recírkulací. Proto je obecně část kapaliny bez přerušení nebo přerušovaně odváděna drenáží přes odvodňovací ventily 90. v tomto začlenění to může být prováděno buď před usazováním a/nebo filtrováním, nebo po usezování ς· a/nebo filtrování přeci kapaliny ve filtru 92 (EMCO Process Equipment,

Mississauga, Ontario). Alkalický kapalný pufr pro regulaci pH faktoru prací kapalíny je dodáván do okruhu 54 prací kapaliny 2e zásobní nádrže 98 kapalného pufru měrným čerpadlem 84, které je elektrickým vodičem 84a spojeno s ústředním řídícím spínačem 82. Zásobní nádrž 98 (kapalného pufru)· je vybavena uspořádáním 100 pro spojité nebo přerušované směšování kapalného pufru v závislosti na druhu používaného kapalného pufru. Jako pufru se přednostně používají sloučeniny Na₂C0₃ a/nebo NaHCQ₃, které jsou uchovávány v roztoku s vodou v zásobní nádrži 98 kapalného pufru, Do zásobní nádrže 98 kapalného pufru lze přidávat vodu iř vodním potrubím 94 pro přídavnou vodu přes ventil 96 pro přídavnou vodu. V okruhu 54 prací kapaliny je umístěn obtokový okruh 102 prací kapaliny, který umožňuje údržbu a opravy filtru 92, jakož i regulaci průtoku prací kapaliny.

Mokré věžové pračky plynů, postavené na tomto principu a s touto funkcí,

Xo se používají pro čištění vyfukovaných spalin v různých teplárnách (Tilsonburg District Memoriál Hospital, Tilsonburg, Ontario; Ottawa Civic Hospital, Ottawa, Ontario; Gatineau Sewage Treatment Plant, Gatineau, Quebec) o jmenovitých výkonech od 20 do 60 MBtu/h (tj. cca od 21 do 63 GJ/h, nebo od 5,86 do 17,6 MW). Všechny rekuperují odpadní teplo a íS využívají je. S hlediska výkonu v oblasti zamezování znečišťování ovzduší tyto mokré věžové pračky plynů obecně odstraňují více než 95% tuhých částic a v podstatě veškeré SO_X plyny, ale pouze maximálně 50% NO, plynů. Tento výkon je nyní zvýšen přidáním systému pro manipulaci s fosforem a pro vstřik emulze fosforu s vodou, který je v souladu s tímto patentem.

Plyny NO_X sestávají z N₂0, NO a N0₂. 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 NO_X plynů, NO je nejméně rozpustný a N0₂ nejlépe rozpustný. Jsou-li teploty ve sběrném přívodním potrubí spalin 300°C nebo vyšší, N₂0 se záhy spontánně mění na N₂, a tudíž v úrovni mokré pračky plynů N₂0 již téměř neexistuje. Při teplotě spalin 300°C, přibližně 90% NO, je (ve formě) NO. V úrovni před mokrou pračkou plynů může vsak (NO) být v množství 50% až 60% v důsledku pomalé, ale spontánní oxidace NO na N0₂.

NO + 0₂ -> 2N0₂ (i)

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL lne.

• · · ·

Page 10 of 20

Stupeň této přeměny závisí ne obsahu 0₂, na obsahu volného radikálu O', na obsahu CO, na teplotě, a na délce sběrného přívodního potrubí spalin mezi kotlem a mokrou věžovou pračkou plynů 52. Jakmile je rozpuštěn ve vodě, N0₂ snadno hydrolyzuje a výtváří ionty dusitanů a dusičnanů, jak je to r naznačeno reakcí (ii):

N0₂ + H₂0 -> N0₂-+ N0₃- + 2H' (ii), zvláště v přítomnosti pufru, který má za úkol odstranit ionty K. Malé množství NO, které se rozpustí v prací kapalině, může reagovat s N0₂ a vytvářet dusitany a dusičnany podle:

,₀ NO + 3 N0₂ -> N₂0₃ + N₂0₄ (iii) ° N_a0, * Η,Ο ->2N0₂- + 2H‘

N₂0₄ + H₂0 -> N0₂-+ NOr + 2H*

Teoretické výpočty naznačují, že až 90£ veškerých NO, lze odstranit mokrou pračkou plynů, jsou-li na vstupu do věze ve formě N0₂, Chang &. Lee is* (1992) již demonstrovali, že oxidace NO na N0₂ uvnitř mokré pračky plynů je urychlována umožní-li se, aby P₄ oxidoval tamtéž. Věříme, že potom probíhá následující řetězová reakce:

P₄ ⁺ o₂	->	P.O + 0’		(iv.a)
P₄0_n ⁺⁰2	->	P jO₄»1 ⁺	0’	(iv.b)
2 NO + (0' + Oj)	->	2 N0₂ +	0₂	(iv.c),

kde n je číslo od 1 do 9. Myslíme si, že tyto reakce se vyskytují převážně v plynné fázi. Přidávání P₄do rozstřikované prací kapaliny v mokré pračce plynů, tak jak to doporučili Chang et al., je tudíž nevýhodné. Pro maximalizaci účinnosti těchto reakcí je, podle přítomného patentu, místo těchto reakcí přesunuto do potrubí před mokrou věžovou pračkou plynů, kde v tomto potrubí přítomné teploty zajišťují relativně vysoké tlaky par fosforu P₄. V rozsahu teplot od tavení (44⁴C) do varu (280°C), parciální tlak par fosforu P₄ vzrůstá exponenciálně od 0,000233 atmosféry do 1,0 atmosféry. Teploty ve sběrném přívodním potrubí spalin před mokrou věžovou pračkou plynů jsou v rozmezí od 480°C do 180’C. V teplotách vyšších než 280°c, tetrahedrální P₄ se přeměňuje na méně reaktivní červený (amorfní) fosfor. Optimální teplotní okno pro výše uvedené řetězové reakce (iv.) je tudíž mezi 180^ĎC a 280’C.

Stanoviště manipulace s fosforem a systém vstřiku 10, určené pro skladovaní, zkapalňování, ředění, emulgaci, dopravu do sběrného přívodního potrubí spalin a pro rozstřik emulze kapalina/kapaline P₄ s vodou jsou

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL lne.

• · · · •page Π of20 schematicky ukázány jako jednotky A, B, C aparatury v Obr. l. Zvětšeniny jednotek A a B jsou ukázány v Obr. 3 , respektive Obr. 4.

Bílý fosfor je komerčně dostupný (Brander's, Baltimore, ND, USA) v hermeticky uzavřených 250 kg sudech 12 (viz. Obr. 3), obsahujících 200 kg ζ tuhého fosforu 14, proloženého cca 20 kg vody 16 (hustota tuhého fosforu

P₄ je 1,820 g/cm³). Před sejmutím závity běžně opatřeného uzávěru plnícího hrdla sudu 12, aby bylo možné připojit potrubí pro spojení s jednotkami A a B, je z bezpečnostních důvodů nejlepší, aby tento sud byl úplně ponořen ve vodní lázni 18. Kromě toho, že je takto zaručeno, že (při io připojování) se P₄ nedostane do styku se vzduchem, slouží vodní lázeň 18 rovněž pro zahřívání P₄ nad bod jeho tání (44,!°C). Pro tento účel je teplota vodní lázně 18 udržována konstantní mezi 50*0 a 55^eC. Teplá voda o teplotě 55°C je přiváděna vstupním ventilem 19 na jedné straně u dna nádrže 22 vodní lázně a odváděna výstupním ventilem 20, umístěným na opačné straně ve vrchní části nádrže 22 vodní lázně. Přípojky pro přívod vody do vodní lázně a výstup z ní jsou přiveřeny k nádrži 22 nejlépe pod úhlem, který zaručuje dosažení cirkulace vody ve vodní lázni 13. Čerpadlo (není ukázáno) zajišťuje adekvátní přívod ohřáté vody. Je možné postavit dostatečně velkou vodní lázeň 18 tak, aby se do ní umístilo současně

2o 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 přiváděna buď pára, nebo který je začleněn do okruhu 54 rekuperace tepla (viz. Obr. 1).

Zkapalněný P„ je omýván roztokem kyseliny dvojchromové, aby se podle is^- potřeby odstranily nečistoty (As a olej), kterýžto roztok je přiváděn potrubím 24omývacího roztoku přes čtyřcestný ventil 26. Kapalný 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 P₄ je nahrazován vodou, tlačenou do sudu pomocí

3o odměřovacího čerpadla 28 (Pump Tech lne., Mississauga, Ontario) přes trojcestný ventil 30 tak, aby byl zajištěn přívod předem určeného konstantního toku do emulgační stanice.

Teplé omývací voda může být přiváděna do sudu 12, stoupacího potrubí 29, čtyřcestného ventilu 26, trojcestného ventilu 30 a přívodního potrubí 27 as 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.

Zvětšenina vzduchotěsné emulgační stanice B je ukázána na Obr. 4. Tekutý

P₄ a voda jsou čerpány do emulgační nádrže 34 s předem určenými Mo konstantními průtoky, které jsou zvoleny tak, aby se udržoval stálý

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL lne.

Page 12 of 20 zřeďovací poměr P₄/voda (tj. cca 1.Ί00 pro emise NO* na úrovni 300 ppm) a jsou emulgovány pomocí konvenčního mixeru 38. Neohřívané přívodní potrubí 27 (viz Obr. 3) mezi vodní lázní 18 (s teplotou vyšší než 50*0 a emulgační nádrží 34 (s teplotou vyšší neš 70°C) je izolováno, aby se tak g zamezilo jeho ochlazování pod teplotu tuhnutí P₄ (45°C). Přívodní potrubí je přivedeno do emulgační nádrže 34 tak, že konec 36 přívodního potrubí, ze kterého vytéká P₄, je přímo nad lopatkovým míchadlem 37 mixeru 38, aby se předešlo usazování těžkého nemísitelného P₄, a aby se zaručila okamžitá emulgace těchto dvou kapalin. Teplota emulze 39 se lo udržuje na 70°C pomocí běžného ponorného ohřívače 35. Emulze 39 P₄ s vodou je přiváděna v předem nastaveném množství pomocí konvenčního odměřovacího Čerpadla 40 (Pump Tech lne., ttississauga, Ontario) do rozstřikovací trysky 41, umístěné v proudu spalin ve sběrném přívodním potrubí přivádějícím spaliny do mokré věžové pračky plynů 52 (viz. Obr. 1). is Tato emulze je okamžitě dispergována rozstřikovací tryskou 41 ve formě mikrokapiček (o průměru do 60 mikrometrů) pomocí stlačeného vzduchu (nebo páry), dodávaného do rozstřikovací trysky 41, kteréžto mikrokapičky jsou vstřikovány do proudu spalin. Stlačený vzduch je dodáván konvenčním kompresorem vzduchu (není ukázán) podle specifikací výrobce trysky.

2o Výběr rozstřikovací trysky 41 závisí na geometrii (úhlu, vzdálenosti, šířce, sekčním průřezu) požadovaného rozstřiku. Násobné hrdlové trysky, které produkují jakýkoliv průřez rozstřiku (kruhový, čtvercový, obdélníkový) a s jakýmkoliv souborem dimenzí, takže průřez rozstřiku může být přesně přizpůsoben rozměrům jakéhokoliv sběrného potrubí pro

2o spaliny, jsou komerčně dostupné (TurboSonic lne., Waterloo, Ontario). Proměnné veličiny, které je třeba uvažovat při výběru rozstřikovací trysky, jsou: (a) požadovaná rychlost toku a teplota emulze 39 P₄ s vodou;

(b) požadovaná rychlost proudění a teplota spalin ve sběrném přívodním potrubí 51, které se určí pomocí čidel pro měření rychlosti toku 44 a so teploty 45; (c) tlak stlačeného vzduchu (nebo páry) přiváděného do trysky

41; a (d) počet, rozměr, tvar a seskupení otvorů v trysce.

Rychlost čerpání odměřovacího čerpadla 40, umístěného na přívodu do trysky těsně před ní, je řízena ústředním řídícím spínačem 82 prostřednictvím vodiče 40a, aby se tak udržoval tok kapaliny vstupující do

3S emulgační nádrže 34 stejný s tokem kapaliny z emulgační nádrže 34 vystupující. Zvláště je nutné zamezit vzniku negativního tlaku 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, která vyčnívá nad (hladinu)

Po emulze 39, neustále naplněna plynným dusíkem (N₂) pod mírně positivním tlakem. K tomuto účelu je určen modulační ventil 45, umístěný mezi emulgační nádrží 34 a nádrží 43 ne dusík N_ž a je naprogramován tak, aby se

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL lne.

• · · · • · · · ·^;·* ^; ......Page 13 of20 otevřel, když tlak klesne k nule a zavřel, když se vytvoří mírný positivní tlak.

výše uvedených řetězových reakcí (iv.) je zřejmé, že molekule Čtyřstěnného fosforu P„ má potenciál vyprodukovat 10 radikálů kyslíku, £ které potom mají potenciál okysličit to molekul NO. Nejlepší molární poměr P/N, který lze očekávat, je tudíž 0,4. Tohoto teoreticky optimálního poměru lze docílit tehdy, je-li poločas (t_l/2) radikálu 0 (buď 0' nebo 0₃) takový, že radikál může přežít dostatečně dlouho, aby kolidoval s molekulou NO. Hodnoty poločasů (t_V2), které jsou uvedeny v Tabulce 2 níže, lo ilustrují, jak přežití ozónu závisí na teplotě a koncentraci ozónu (Kirk Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley &. Sons, 2nd ed., Vol. 14; 410 - 416, 1967).

TABLE 2

NEKATALYZOVANÝ TEPELNÝ ROZPAD OZÓNU _1S. VE SMĚSÍCH 0₃ + 0₂

Počáteční koncentrace ozónu

0₃/0_z hmotnostní % 2

Teplota ’C K

0,5 0,1

Poločas (t,_/3) ozónu [sekund]

150	1,40	1 05	210	420	2100
200	0,030	2,25	4,5	9,0	45
250	0,00133	0,10	0,20	0,40	2

(t_l/z) = 150 K/(hmotnastní ?),

2S^- kde K je komplexní funkce teploty a konstanty rozpadu (k) 0₃ na 0₂.

Příklad

Systém, který je v souladu s přítomným patentem, lze použít na kotli o jmenovitém výkonu 100 MBtu/h, který emituje proud 21 000 kubických stop (ft³) spalin na MBtu, o teplotě 200°C, které obsahují 4? O, a 300 ppm

3o ΝΟ_Χ (90.? ve formě NO). Z této informace obdržíme celkový tůk spalin v množství 563 fť/s, který obsahuje NO v množství 0,16 ft³/s (F.D. Friedrich & A.C.S. Hayden, A Combustion Handbook, Vol. 2, Mineš Branch Monograph 879, Information Canada, Ottawa, 1973). Podle výše uvedené reakce (iv.c)

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL lne.

• · · · · · · • · · · · • · · • · · · • · · *··· · ···

Page Ί4 of 20 musí být obsah (objemový tok) 02ónu, vytvářený ve spalinách, alespoň roven obsahu (objemovému toku) NO. Použitím převodního faktoru 0,73 molu/ft³při teplotě 20Q°C lze vypočítat požadovaný obsah ozónu (a NO) v množství OJ 15 molu/s. Pří použití molárního poměru 0,4 vypočítáme, že

P„ musí být emitován do proudu spalin v množství 0,05 molu/s.

Emulze fosforu 39 (1$ emulze P₄/voda) je emitována z trysky 41 a rozptylována stlačeným vzduchem, vytvářejícím tok 20 ft³/min. při tlaku 60 psig (TurboSonic tne. instructions). 2 trysky emitovaný objem odparu je tedy cca 12 ft³/s, což zapříčiňuje asi 2% nárůst proudu spalin. Odpařená io voda tvoří většinu nově vytvořeného objemového toku. Po vstřiku emulze

P_t/voda bude obsah (objemový tok) O, ve spalinách (0,04)*(583) ft³/s.

Jelikož obsah ozónu je OJ6 ft³/s, je vypočítaný poměr 0₃/0₂ (váha/váha) cca 1,0$. Při tomto poměru 0₃/0₂ by poločas ozónu (t,_/2) při 200°C měl podle Tabulky 2 být 4,5 sekundy. Je-li rychlost proudění ve sběrném

15“ přívodním potrubí 51 spalin 30 ft/s a v mokré věžové pračce plynů 52 (na základě geometrie) 15 ft/s, a je-li emulze P₄ s vodou 39 ejektována přibližně 20 stop před vstupním otvorem 72 do mokré věžové pračky, a jeli prací délka ve věži 52 přibližně 25 stop, pak celková doba pobytu, během které jsou zvládnuty interakce (iv) P₄/0₂/0₃/N0, bude 2,3 sekund (přibližně 0,7 s ve sběrném přívodním potrubí 51 spalin a přibližně 1,6 s ve věži 52).

Podle poloprovozních experimentů Changa & Lee (1992) bylo až 90$ NO, absorbováno jako N0₂ potě, co doba styku mezi NO a P₄ (pouze v komoře pračky plynů) byla přibližně 1,2 s. V jejich experimentech lze bezpochyby

2ε nalézt omezení rychlosti řetězových reakcí l(iv.a), (iv.b), (iv.c)] v důsledku relativně malé plochy povrchu styku kapaliny s plynem a relativně nízkého parciálního tlaku P₄, dosahovaného při 60^aC.

V přítomném systému podle tohoto patentu se vytvářejí mikrokapičky, které napomáhají zvětšovat plochu povrchu styku kapaliny s plynem.

Jelikož teplota na straně rozstříku bude kolem 200^ec, lze rovněž očekávat mnohem vyšší parciální tlak P₄ pro interakci s 0₂ a pro tvoření ozónu [(iv.a), (iv.b)l. Řetězové reakce (iv.) by se měly v úplnosti odehrávat v mnohem kratších časech, než jaké zaznamenali Chang & Lee (1992). V přítomném systému podle tohoto patentu se reakce P₄ na N0₂ v úplnosti

3S^- odehrají přibližně během i sekundy, tedy předtím, než se spaliny dostanou do styku s prací kapalinou. Během tohoto časového úseku lze očekávat, že se část Ctj rozpadne podle jednoduché exponenciální rovnice rozpadu (0jt/(03)o = e^!'^k'’. Použi jeme-li tuto rovnici a poločas 4,5 s, daný Tabulkou 2 (pro 200’C), vypočítáme, že pouze přibližně 14$ 03 se rozpadne v první yo sekundě před tím, než může interaktovat s NO. Velká část NO ve spalinách

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL lne.

Page 15 of 20 se tudíž přemění na N0₂ před vstupem spalin do mokré věžové pračky plynů 52, tj. před tím, než se dostane do styku s kapelným pufrem, který kaskáduje dolů skrze výplň věže.

Je-li velikost mokré věžové pračky plynů 52 navržena pro rekuperaci až s 90% odpadního tepla ze spalin, tak poskytne dostatečnou kapacitu průtoku prací kapaliny pro zachycení snadno rozpustných plynů (N0₂, S0₂) a organických sloučenin, zvláště je-li palivem zemní plyn. Neočekává se, že by průvodní absorpce P₄O_to mokrou věžovou pračkou plynů 52, hydrolýza

P₄0₁₀ na kyselinu fosforečnou a její neutralizace cirkulujícím pufrem v io prací kapalině, vyžadovaly nějaké významné odchylky od principů standardního designu a provozu konvenčních mokrých praček plynů.

Nejlepší obranou proti nadbytečné emisi 0₃ a P₄O_lo do atmosféry je pozorné přizpůsobování vstřiku P„ obsahu NO. 02ón je spojitě monitorován čidlem 46 ozónu, umístěným na výfuku 70 2 mokré věžové pračky plynů 52. NO, 0₂, is CO a N0_; jsou spojitě monitorovány Čidly 47 ne plyny, která jsou umístěna těsné před místem ejekce P„. Signály z těchto čidel jsou elektrickými vodiči 46a a 47a přenášeny do ústředního řídícího spínače 62. Ústřední řídící spínač 62 zase operuje modulační zařízení (odměřovací čerpadlo 40, kompresor vzduchu) v systému rozstřikování P₄ podle předem zvolených

2o poměrů p₄ k NO, uložených v řídícím spínači.

Přítomnost ozónu ve výfuku 70 je dobrým indikátorem nadbytečného P₄ a tudíž také nadbytečného P„Q₁₀, neboť stupeň přežití 0₃ se dramaticky zvyšuje se snižováním jeho koncentrace a se snižováním teploty (Tabulka 2). Obsah P₄0_I0 ve výfuku 70 bude nižší, než nadbytečný P₄0,_o, jek je to ss určeno ze stoichiometrie (iv.), jelikož rozpustnost PA je lepší než rozpustnost 0₃. Stupeň absorpce P₄0_tů v prací kapalině ve srovnání s. 0₃ bude vyšší.

Reakce (v.a) ukazuje hydrolyzaci posledního (jiné jsou podobné) oxidu fosforu jakmile je absorbován do kapalné fáze.

₃₀ P₄0₁₀ + 6 H₂0 -> 4H₃P0₄ (v.a)

Jelikož prací kapalina bude obsahovat alkalický pufr, velká část H₃P0₄bude ve formě H₂P0₄-. Předem zvolená- množství vápna, uloženého v nádrži na chemikálie (není ukázána), budou ve 46 přidávána do prací kapaliny v k I ari flkáloru 92 pro selektivní srážení H₂P0₄- ve formě velmi

35· nerozpustného fosforečnanu vápenatého (v.b)

H₂PO₄- + 3Ca(0H)₂-> Ca₃(P0₄)₂ + 4 H₂0 + 2 OH- (v.b)

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL lne.

• · · · · ·

Page 16 of 20

Fosforečnan vápenatý lze prodávat, např. průmyslu vyrábějícímu hnojivá, což umožní další návratnost provozních nákladů.

Změny a úpravy ve speciálně popsaných začleněních mohou být prováděny bez odchylování se od rámce tohoto patentu, který má za účel, aby byl s* omezen pouze rámcem připojených nárokování.

Claims

HT£NTDV£ OŘOky •K&rekujcmg;

1. -Proces pro snižování obsahu NQ_X ve spalinách, skládající se z těchto kroků:

- příprava emulze kapalného fosforu P₄ s vodou ve zvoleném poměru P₄/voda;

- jemné dispergování odměřeného množství této emulze do spalin v místě vstřiku, kteréžto místo je voleno tak, aby teplota spalin po vstříknutí tohoto odměřeného množství byla přibližně mezi 180°C a 280’C, aby se tak iniciovala oxidace P₄a NO v plynném stavu spalin;

- odstraňování N0_z ze spalin ve zvolené vzdálenosti za místem vstřiku, přivedením spalin do fáze mokrého praní, kterážto vzdálenost se zvolí taková, aby oxidace P₄ a NO byla důkladně časově i prostorově oddělena od fáze mokrého praní plynů.
2. Nárokovaný proces (1), při kterém příprava emulze zahrnuje ohřev tuhého P_d ve vodní lázní, aby se tak předešlo styku fosforu se vzduchem, nad teplotu tání fosforu, ale pod 280’C, a směšování zkapalněného P₄ s vodou v předem zvoleném poměru v atmosféře dusíku N₂.
3. Nárokovaný proces (l), při kterém je emulze dispergována ve formě mikrokapiček o průměrném průměru do 60 mikrometrů a v průřezu rozstřiku zvoleném tak, aby se minimalizoval styk P₄ se sběrným přívodním potrubím spalin.
4. Nárokovaný proces (1), při kterém jsou odměřené množství této emulze a zvolený poměr P₄/voda regulovány tak, aby objemový tok 0_s ve spalinách, generovaný oxidací P₄ v plynné fázi, byl alespoň roven objemovému toku NO ve spalinách.
5. Nárokovaný proces (4), při kterém je zvolený poměr P₄/voda roven 1/100.
6. Nárokovaný proces (4), při kterém je zvolená vzdálenost rovna alespoň vzdálenosti, kterou urazí spaliny za dobu, která se rovná poločasu O, při teplotě spalin v bodě vstřiku.
7. Nárokovaný proces (1), při kterém je umístění vstřiku zvoleno tak, aby teplota spalin po vstřiku této emulze byla přibližně 200°C.

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL lne.

• · • · · ·

Page 18 of 20
8. Aparaturu- pro snižování obsahu NO_X ve spalinách ve sběrném přívodním potrubí spalin, který zahrnuje:

- způsob β prostředky pro přípravu emulze kapalného P₄ s vodou se zvoleným poměrem P₄/voda;

- způsob a prostředky pro jemné dispergování odměřeného množství této emulze ve sběrném přívodním potrubí spalin v místě vstřiku;

- způsob a prostředky pro regulaci teploty spalin, je-li to vyžadováno, v úseku sběrného přívodního potrubí spalin, těsně před místem vstřiku tak, aby teplota spalin po vstřiku odměřeného množství této emulze byla v rozmezí od cca 180°C do cca 280^eC, aby se tak iniciovala oxidace P₄ a NO v plynném stavu spalin; a

- způsob a prostředky pro mokré praní plynů, napojené na sběrné přívodní potrubí pro odstraňování N0₂ ze spalin ve zvolené vzdálenosti za místem vstřiku, kterážto délka potrubí od místa vstřiku k prostředku pro odstranění N0₂ se zvolí taková, aby oxidace P₄ a NO byla důkladně časově i prostorově oddělena od féze mokrého praní plynů.
9. Nárokovaná aparatura 8, ve které prostředkem odstraňování je mokrá věžová pračka plynů a prostředkem pro vstřik je rozstřikovací tryska, umístěná ve sběrném přívodním potrubí spalin, která je tvarována a konstruována pro rozstřik emulze ve formě mikrokapiček o průměrném průměru do 60 mikrometrů a pro rozstřik této emulze v průřezu rozstřiku zvoleném ták, aby se minimalizoval styk P₄ se sběrným přívodním potrubím spalin.
10. Nárokovaná aparatura 1, která dále obsahuje prostředky pro detekci teploty spalin a obsahu NO ve spalinách v bodě vstřiku, prostředky pro přípravu kapalné emulze, včetně prostředků pro regulaci směšování pro regulací poměru P₄/voda, a prostředky ústředního řídícího spínače pro automatické ovládání prostředků pro regulaci mixování a prostředků pro rozstřik, aby se tak optimalizoval poměr P₄/voda a optimalizovalo odměřované množství emulze podle teploty a obsahu NO detekovaných prostředky pro monitorování.
11. Nárokovaná aparatura i O, která dále obsahuje prostředky pro monitorování výfuku pro detekci obsahu P₄ a 0₃ ve spalinách na výstupu z mokré věžové pračky plynů, přičemž tyto prostředky pro monitorování výfuku jsou spojeny s ústředním řídícím spínačem pro automatické

THERMAL ENERGY INTERNATIONAL Inc.

• · * » · » • · · · • ·»» · · ·

Page 19 of 20 nastavování poměru P₄/voda a/nebo odměřovaného množství (emulze), jsou-li ve výfuku zjištěny P₄ a/nebo Oj.
12. Nárokovaná aparatura 1, ve které prostředky pro přípravu emulze P₄s vodou zahrnují vyhřívanou vodní lázeň pro tavení tuhého fosforu uloženého v zásobníku, kterýžto zásobník je zcela ponořitelný v této lázni, aby se předešlo styku fosforu se vzduchem, emulganční nádrž hermeticky uzavřenou od okolního vzduchu, prostředky pro dodávání zkapalněného fosforu ze zásobníku do emulganční nádrže, a prostředky pro směšování zkapalněného fosforu s vodou v předem zvoleném poměru v emulganční nádrží.
13. Nárokovaná aparatura 12, ve které prostředky pro přípravu emulze P₄ s vodou dále zahrnují prostředky pro omývání zkapalněného P₄ roztokem kyseliny dvojchromové, aby se jím odstranily stopové nečistoty.
14. Nárokované aparatura 9, ve které mokrá věžová pračka plynů zahrnuje sběrnou nádrž pro shromažďování prací kapaliny a okruh úpravy prací kapaliny pro rekuperaci tepelné energie z prací kapaliny, která tuto tepelnou energii převzala ze spalin a z odpařené vodní fáze emulze
15. Nárokovaná aparatura 14, ve které mokrá věžová přečká plynů zahrnuje komoru pro úpravu spalin, vstupní otvor spalin pro zavádění spalin do upravovači komory, soustavu rozstřikovečů pro zavádění prací kapaliny do proudu spalin v upravovači komoře, sběrnou nádrž na prací kapalinu pro shromažďování použité prací kapaliny, okruh úpravy prací kapaliny pro regeneraci prací kapaliny a pro recirculaci prací kapaliny do mokré věžové pračky plynů, a výměník tepla pro přenos tepla z prací kapaliny v okruhu úpravy prací kapaliny, kterážto tepelná energie je přebírána prací kapalinou ze spalin.