DK169423B1 - Fremgangsmåde til behandling af røggasser opstået ved kulfyring - Google Patents

Description

i DK 169423 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til behandling af røggasser opstået ved kulfyring og indeholdende skadelige komponenter, såsom svovlforbindelser og støv, til forbedring af en tør elektrisk støvkollektor og til muliggørel-5 se af, at intet eller en mindre mængde affaldsvæske vil strømme ud fra et vådt afsvovlingsapparat for affaldsrøg.

I de senere år har man på grund af en forværret brændstofsituation igen taget kul, der er en billig brændstof-10 kilde, i betragtning. Imidlertid indeholder røggasserne hidrørende fra kulfyringen skadelige komponenter i store mængder, f.eks. støv i en koncentration af adskillige g 3 til multipla af 10 g pr. m , svovloxider i en mængde af hundrede eller tusinder ppm, nitrogenoxider i en mængde 15 af hundreder ppm og lignende. Når man derfor vil erstatte et dyrt brændstof, såsom tung olie, med det billigere kul, er det essentielt og uundgåeligt, at man også skal udvikle en teknik, ved hvis hjælp disse skadelige komponenter fjernes effektivt fra de røggasser, der er opstået 20 ved kulfyring.

Fra det synspunkt, der omfatter forhindring af luftforurening, gør man brug af den teknik, der omfatter, at man fjerner nitrogenoxider fra røggassen opstået ved kulfy-25 ring, ved hjælp af et tørt denitrificeringsorgan, hvortil der tilføres en katalysator, og at man derpå fjerner støv derfra ved hjælp af en tør elektrisk støvkollektor, der er anordnet ved en nedstrøms position, og at man udnytter en våd kalk-gips-metode til at fjerne svovloxider og 30 støv.

Hvad angår den tørre elektriske støvkollektor kan det anføres, at det er nødvendigt, at den har en høj effektivitet med henblik på forhindring af luftforurening, fordi 35 røggasserne indeholder støvet i en høj koncentration.

DK 169423 B1 2

Egenskaberne af den tørre elektriske støvkollektor afhænger stort set af den elektriske modstandsværdi af støvet, og når den elektriske modstandsværdi er høj, er egenskaberne af støvkollektoren ringe.

5

Det er nu kendt, at den elektriske modstandsværdi af støvet påvirkes af de komponenter, der foreligger i støvet, men den påvirkes også af indholdet af et alkalimetal, især natrium, og på en sådan måde, at den elektriske mod-10 standsværdi er høj, når indholdet af natrium er lavt, med det resultat, at egenskaberne af den elektriske støvkollektor er ringe. Indholdet af natrium varierer afhængigt af arten af kullet, og i det tilfælde, hvor flere forskellige arter af kul anvendes som brændstof, må man lej-15 lighedsvis anvende et kul, hvis indhold af natrium er ringe. I dette tilfælde udviser den elektriske støvkollektor ringe driftsegenskaber, hvilket er en ulempe. Som en forebyggende foranstaltning har man hidtil tilsat na-triumcarbonat til det anvendte kul, således at man for-20 øger natriumindholdet i støvet.

En konventionel fremgangsmåde til behandling af røggasser vil nu blive beskrevet under henvisning til fig. 2.

25 Der tilføres først kul til en kulfyret kedel 1 via en kultilførselsledning 2, og derpå brændes det deri. På dette tidspunkt tilsættes der et modifikationsmiddel, såsom natriumcarbonat, til kullet via en tilførselsledning 3 for modifikationsmiddel, således at man forbedrer egen-30 skaberne af en elektrisk kollektor 12 for tørt støv. En røggas, der er dannet i den med kul fyrede kedel 1, føres gennem en kanal 4 til et tørt denitrificeringsorgan 6, hvortil der er tilført en katalysator, og nitrogenoxider, der er til stede i røggassen, fjernes derfra ved, at der 35 indføres gasformigt ammoniak 5 dertil som en reducerende gas. Derpå føres røggassen gennem en ledning 7 til en varmeveksler 8, der kan opvarme til høj temperatur, i DK 169423 B1 3 hvilket røggassen varmeveksles med luft, der tilføres gennem en luftindføringsledning 10. Den luft, der er blevet opvarmet i varmeveksleren 8, føres til kedlen 1 via en lufttilførselsledning 11 og anvendes derpå som luft 5 til kulforbrændingen deri.

På den anden side føres den røggas, der afgives fra varmeveksleren 8, gennem en kanal 9 til den elektriske kol-lektor 12 for tørt støv, i hvilken kollektor det støv, 10 der findes i røggassen, fjernes derfra og derpå bortledes fra systemet via en ledning 13. Derefter føres den røggas, fra hvilken man har fjernet næsten hele støvmængden, gennem en kanal 14 til en varmeveksler 15, der opvarmer til en lav temperatur, i hvilket opvarmningsorgan røggas-15 sen varmeveksles med en udstrømmende gas, der kommer gennem en kanal 18 fra et vådt afsvovlingsorgan 17. Den røggas, der er blevet afkølet af varmeveksleren 15, føres til det våde afsvovlingsorgan 17 via en kanal 16. I det våde afsvovlingsorgan 17 bringes røggassen i kontakt med 20 en udsprøjtet absorberende væske for at absorbere og fjerne svovlsyrling, som måtte være til stede i røggassen derfra. Den gas, der strømmer ud fra det våde afsvovlingsorgan 17, opvarmes i varmeveksleren 15 og bortledes derpå fra systemet via en kanal 19.

25

Til det våde afsvovlingsorgan 17 tilføres der en kalkopslæmning og om nødvendigt en oxidationsaccelerator gennem en ledning 20, og i det våde afsvovlingsorgan 17 bliver svovlsyrlingen absorberet, således at der dannes calcium-30 sulfit. Dette sidste bliver på sin side oxideret af oxygen, der er til stede i røggassen, så det konverteres til gips. Da vand fordampes i det våde afsvovlingsorgan 17, tilføres der tilsvarende supplerende vand gennem en ledning 28. Den gipsopslæmning, der dannes i det våde af-35 svovlingsorgan 17, føres gennem en ledning 21 til et de-hydratiserende apparat 22, hvori det som biprodukt foreliggende gips dannes ved dehydratisering. Dette sidste DK 169423 B1 4 bliver udtaget fra systemet og bliver udnyttet et andet sted.

Et filtrat bliver i det dehydratiserende apparat 22 via 5 en ledning 24 afleveret til en råmater i ale tank 25 som et modifikationsmiddel ved fremstillingen af den absorberende væske, og i tanken 25 bliver filtratet blandet med et absorptionsmiddel, nemlig kalksten, læsket kalk eller lignende, tilført via en ledning 26.

10

Yderligere bliver en del af filtratet trukket bort via en ledning 27, og den leveres derpå til et affaldsvæskebehandlende organ 29 med henblik på tilpasning af koncentrationen af urenheder i systemet. Til det affaldsvæske-15 behandlende organ 29 tilføres et neutralisationsmiddel for affaldsvæsken, såsom læsket kalk, via en ledning 30, således at sulfationer og opløste metaller udfældes i form af gips og hydroxider, og disse sidste bliver derpå bortledt fra systemet som et fast slam, hvori de forelig-20 ger. Affaldsvæsken, der har været udsat for behandlingen omfattende udfældning af faste stoffer, bortledes fra systemet via en bortskaffelsesledning 32 for affaldsvæske.

Den netop beskrevne konventionelle metode har følgende 25 ulemper: (1) Da man tilsætter natriumcarbonat til kullet for at forbedre egenskaberne af den elektriske kollektor 12 for tørt støv, forøges natriumkoncentrationen i stø-30 vet, og der udfældes en større mængde aske på den ka talysator, som man tilfører til det denitrificerende organ 6, for at indføre et tryktab i det denitrificerende organ 6 og for derved at accelerere nedbrydningen i katalysatoren. I forbindelse med katalysatoren 35 for det denitrificerende organ 6 til røggasserne hid rørende fra kulfyringen kan det anføres, at de bærere, der hovedsageligt anvendes, omfatter porøse mate- DK 169423 B1 5 rialer, såsom titania, silica, magnesia og zirconia, at de aktivatorer, der hovedsageligt anvendes, omfatter oxider og sulfater af metaller, såsom vanadin, wolfram, molybdæn, mangan og chrom. Yderligere kan 5 katalysatoren antage form som et gitter, et bikage formet materiale, et rør eller en plade. Når i støvet foreliggende salte af alkalimetaller, såsom natrium og kalium, trænger ind i den denitrificerende katalysator, vil katalysatorens aktivitet forringes, og jo 10 større mængden af det indtrængende alkalimetal er, jo større er aktivitetsreduktionen. Som følge deraf vil forøgelsen af natriumkoncentrationen i det støv, der tilføres til det tørre denitrificerende organ 6, accelerere nedbrydningen af katalysatoren, og til 15 slut må katalysatoren udskiftes, hvilket er uøkono misk. Hertil kommer, at tryktabet i det denitrificerende organ 6 vil stige over et kort tidsrum, og som følge deraf må kedlen standses med henblik på rensning, herunder fjernelse af den udfældede aske, hvil-20 ket er upraktisk.

(2) For at forhindre, at der udfældes urenheder i systemet omfattende det våde afsvovlingsapparat 17, udfører man en behandling af affaidsvæsken. I dette til-25 fælde er en bortledt væske fra en bortskaffelsesled ning en neutral væske, fra hvilken sulfationer, opløste metaller og de fleste af de suspenderede tørstoffer er blevet fjernet, men der er stadig chlori-der deri i form af chloridioner, på grund af deres 30 høje opløselighed. Hvis man således anvender denne affaldsvæske som det supplerende vand til det våde afsvovlingsorgan 17, vil chloridionerne ikke blive fjernet fra systemet, og koncentrationen af disse vil gradvist blive forøget. En sådan situation vil føre 35 til vanskeligheder, såsom korrosion af dele af orga nerne, forringelse af afsvovlingsegenskaberne og forekomst af kedelstendannelse. Af disse grunde kan DK 169423 B1 6 affaldsvæsken ikke anvendes som den supplerende væske til det våde afsvovlingsorgan 17.

(3) Behandling af slammet er nødvendigt.

5

Skønt gipsen hidrørende fra biproduktet kan anvendes som råmateriale til cement og gipsplader, har slammet, der indeholder forskellige metaloxider, gips og flyveaske, ikke nogen anvendelsesværdi, og hvad der 10 er værre er, at det er nødvendigt, at man før bort ledningen af slammet udsætter dette for en behandling for at gøre det uskadeligt.

Det er opfindelsens formål at tilvejebringe en fremgangs-15 måde, hvorved man kan undgå de ulemper, der knytter sig til de konventionelle metoder, og som kan forbedre driften af den elektriske kollektor til tørt støv og kan muliggøre, at intet eller en mindre mængde affaldsvæske strømmer bort fra et vådt afsvovlingsorgan, uden at dette 20 medfører nedbrydning af katalysatoren, der anvendes i forbindelse med det tørre denitrificerende organ, samt forøgelsen af et tryktab.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er af den i ind-25 ledningen til krav 1 angivne art, er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

Opfindelsen skal nu beskrives mere detaljeret under henvisning til den medfølgende tegning, 30 fig. 1 er et strømningsdiagram, der illustrerer en udførelsesform for opfindelsen, og fig. 2 er et strømningsdiagram, der illustrerer en kon-35 ventionel fremgangsmåde.

DK 169423 B1 7

En udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal nu beskrives under henvisning til fig. 1.

Et symbol på fig. 1 repræsenterer det samme organ som på 5 fig. 2, og derfor vil en angivelse af disse organer og deres funktioner blive udeladt her. Det vil sige, at referencetallene 1, 2 og 4 til 28 alle er samme som på fig. 2. Tallene 29 til 32 på fig. 2 er udeladt på fig. 1, og i stedet foreligger der yderligere på fig. 1 et sprøj-10 teorgan 33 til en opløsning, der indeholder et modifikationsmiddel. Desuden er der tilvejebragt en tilførselsledning 3 til modifikationsmiddel i midten af ledningen 27 til affaldsvæske.

15 En gipsopslæmning, der kommer fra det våde afsvovlingsapparat 17, tilføres til det dehydratiserende apparat 22 gennem ledningen 21, og den udtages derpå som det som biprodukt tjenende gips 23. På den anden side bliver filtratet i det dehydratiserende apparat 22 partielt trukket 20 ud gennem ledningen 27, og man indfører et modifikationsmiddel, såsom natriumcarbonat, natriumhydroxid eller natriumsulfat, i ledningen 27 gennem tilførselsledningen 3 for modifikationsmiddel. Derefter bliver affaldsvæsken, der indeholder modifikationsmidlet, sprøjtet gennem et 25 sprøjteorgan 33 ind i røggassen med den høje temperatur og indeholdende støvet i kanalen mellem det tørre deni-trificerende organ 6 og den elektriske kollektor 12 for tørt støv. Den udsprøjtede affaldsvæske, der indeholder modifikationsmidlet, fordamper ved hjælp af varmeenergien 30 fra røggassen i kanalen 9, så der dannes tørstoffer, og disse opsamles sammen med støvet af den elektriske kollektor 12 for tørt støv, og bortledes derpå fra systemet gennem en opsamlingsledning 13.

35 På dette tidspunkt er den mængde af modifikationsmiddel, der skal tilsættes, sådan, at natriumindholdet i det støv, der vil strømme gennem den elektriske kollektor 12 DK 169423 B1 8 for tørt støv, ligger indenfor intervallet mellem 0,5 og 3 vægt-%, beregnet som natriumoxid. En sådan tilsætning af modifikationsmidlet muliggør, at man reducerer den elektriske modstand af støvet, og at man derved forøger 5 effektiviteten i den elektriske kollektor 12 for tørt støv.

Som sprøjteorgan 33 foretrækker man en ultrasonisk dyse eller lignende, fordi en sådan dyse på effektiv måde kan 10 sprøjte opløsningen af modifikationsmiddel i en tilstand af fine partikler, der hver har en diameter på 100 tun eller derunder. Grunden til, at man foretrækker den ultrasoniske dyse er, at de fine partikler i den udsprøjtede opløsning med det samme kan tørres og bringes til 15 størkning i røggassen, og at natrium, der tilsættes som modifikationsmiddel, på ensartet måde kan blandes med støvet for derved at sænke den elektriske modstand af støvet.

20 For at forbedre effektiviteten af den elektriske kollektor 12 for tørt støv foretrækkes det, at man forøger mængden af sprøjteopløsningen, udover den før angivne dannelse af de fine partikler af sprøjteopløsningen.

25 Når mængden af sprøjteopløsning imidlertid forøges umådeholdent, kan opløsningen ikke fordampes fuldstændigt, og den resterende opløsning vil have dårlig indflydelse på den elektriske kollektor 12 for tørt støv og vil formindske røggassens temperatur væsentligt, hvilket medfø-30 rer, at det nedstrøms anbragte udstyr vil blive kraftigt påvirket. Som følge heraf er mængden af sprøjteopløsning fortrinsvis ca. 1/3 af den maksimale mængde, der kan fordampes af røggassen. Når sprøjteopløsningen tilføres til røggassen i denne mængde, vil røggassens temperaturfald 35 være 15 K eller mindre, hvilket er passende. Når kun en forbedring i ydeevnen af den elektriske kollektor 12 for tørt støv forventes, kan spildvæsken fra spildgasafsvov- 9 DK 169423 B1 lingsorganet 17 underkastes en normal behandling, og en anden modifikationsmiddelholdig opløsning kan anderledes indsprøjtes gennem sprøjteorganet 33.

5 Ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse kan ydeevnen af den elektriske kollektor 12 for tørt støv forbedres uden fald i aktiviteten af katalysatoren til tør denitrificering og uden forøgelse af trykfaldet over denitrificeringsorganet. En af hovedårsagerne til nødven-10 digheden af spildvæskebehandling i organet til våd afsvovling en sædvanligvis akkumulering af chloridioner i systemet.

Ifølge opfindelsen kan man imidlertid bortlede chlorid-15 ionerne i form af faste chlorider sammen med støvet gennem ledningen 13, og derfor er det ikke nødvendigt at behandle affaldsvæsken overhovedet. Da røggassen fra den kulfyrede kedel 1 anvendes som varmekilde til fordampningen af affaldsvæsken, er det yderligere unødvendigt at 20 tilføre nogen større energimængde til fordampningen udefra, hvilket fra et økonomisk synspunkt er udmærket.

EKSEMPEL 1 25 Under anvendelse af et sådant pilotanlæg som det på fig.

3 1 viste, der kunne behandle 4.000 N m pr. time af en røggas hidrørende fra kulfyring, udførte man fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

30 Den følgende tabel 1 viser egenskaberne af den røggas, ind i hvilken der endnu ikke er sprøjtet nogen affaldsvæske, ved en indgang for elektrisk kollektor 12 for tørt støv.

35 DK 169423 B1 10 TABEL 1

Egenskaber af røggassen ved indgangen af den elektriske kollektor 12 for tørt støv 5 3

Strømningshastighed af gas 4.000 N m /time

Temperatur af gas 170 °C

Vandkoncentration i gas 8,1%

Koncentration af SO2 420 ppm 10 Koncentration af HC1 3 ppm

Koncentration af HF 6 ppm 3

Koncentration af støv 18,5 g/N m

Under sådanne driftstilstande af den elektriske kollektor 15 12 for tørt støv, at et støvopsamlingsareal pr. enheds- 2 3-1 mængde af gassen var 27 m /m .S og at strømningstæthe- 2 den var 0,3 mA/m , var støvkoncentrationen i røggassen 3 ved udgangen af støvopsamleren 2,1 g/N m . Yderligere var natriumkoncentrationen i det opsamlede støv 0,1 vægt-%, 20 beregnet som natriumoxid.

Derpå indførte man natriumcarbonat med en strømningshastighed af 1,3 kg/time gennem en tilførselsledning 3 for modifikationsmiddel til den affaldsvæske, der kommer fra 25 det våde denitrificerende organ 17 med en strømningshastighed på 40 liter/time, og affaldsvæsken indeholdende natriumcarbonatet blev derpå sprøjtet ind i røggassen gennem sprøjteorgan 33 (en ultrasonisk dyse til binært fluidum) under anvendelse af luft, der blev tilvejebragt 30 næsten i centret af en kanal 9, der var cirkulær i tværsnit og med en indre diameter af 400 mm. På dette tidspunkt sprøjtede man samtidigt også luft deri gennem sprøjteorganet 33. Den udsprøjtede affaldsvæske blev fordampet og øjeblikkeligt tørret til dannelse af tørstof-35 fer, og disse blev opsamlet sammen med støvet ved hjælp af den elektriske kollektor 12 for tørt støv. I dette tilfælde var støvkoncentrationen ved udgangen af den DK 169423 B1 11 3 elektriske kollektor 12 for tørt støv 950 mg/N m , og koncentrationen af natrium i det opsamlede støv var 1,1 vægt-%, beregnet som natriumoxid. Koncentrationen af hy-drogenchlorid i røggassen ved udgangen af den elektriske 5 kollektor 12 for tørt støv var 3 ppm, hvilket var identisk med værdien i røggassen for sprøjtetrinnet, hvilken kendsgerning tydede på, at man fjernede chloridioner som faste chlorider.

10 Dette eksempel bekræftede, at opfindelsen kunne frembringe en forbedring af driften af den elektriske kollektor 12 for tørt støv og samtidigt kunne bevirke, at der ikke strømmede affaldsvæske bort fra det våde afsvovlingsorgan 17.

15 EKSEMPEL 2

Man gentog den samme metode som i eksempel 1, med undtagelse af, at man varierede tilførselshastigheden af na-20 triumcarbonat for at udføre en driftsprøve for det elektriske organ 12 for tørt støv. De opnåede resultater er angivet i tabel 2, og derved kan effektiviteten af opfindelsen bekræftes.

25 TABEL 2

Resultater af støvopsamlingsprøven for den elektriske kollektor 12 for tørt støv 30 Tilførsels- Opsamlingshastig- hastighed Koncentration hed af elektrisk af natrium- af natriumoxider kollektor 12 for carbonat i støv tørt støv (kg/time) (vægt-%) (%) 0 0,1 88,6 OK 1,3 1,1 94,9 35 2,5 2,0 96,1 3,3 2,6 96,4

Claims (3)

1. Fremgangsmåde til behandling af røggas, ved hvilken 5 man fører røggas hidrørende fra kulfyring til et tørt denitrificerende organ (6), fjerner oxider af nitrogen fra røggassen i dette organ, fører røggasssen til en elektrisk kollektor (12) for tørt støv samt et vådt afsvovlingsorgan (17) anbragt ved nedstrømspositioner, og 10 fjerner støv fra røggassen i disse organer, kendetegnet ved, at en opløsning, der indeholder en natriumforbindelse, sprøjtes ind i røggassen, der strømmer mellem det tørre denitrificerende organ (6) og den elektriske kollektor (12) for tørt støv, i en sådan mængde, 15 at koncentrationen af natrium er 0,5-3 vægt-%, beregnet som natriumoxider i støvet, der vil strømme gennem den elektriske kollektor (12) for tørt støv, og at de resulterende tørstoffer derpå opsamles sammen med støvet ved hjælp af den elektriske kollektor (12) for tørt støv. 20

2. Fremgangsmåde til behandling af en røggas ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man som den opløsning, der indeholder en natriumforbindelse, anvender en opløsning, der er fremstillet ved at tilsætte en natriumfor- 25 bindelse til hele mængden af eller en del af spildvæsken fra det våde afsvovlingsorgan (17).

3. Fremgangsmåde til behandling af en røggas ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den opløsning, der 30 indeholder en natriumforbindelse, udsprøjtes i en tilstand omfattende fine partikler, der hver har en diameter på 100 um eller mindre. 35