EA008555B1

EA008555B1 - Устройство для очистки дымовых газов с разделенным сборником орошающей жидкости

Info

Publication number: EA008555B1
Application number: EA200600445A
Authority: EA
Inventors: Риссе Тео; Мосер Христиан
Original assignee: Лентьес Гмбх
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2007-06-29
Also published as: CA2514819A1; KR20060101350A; US7438879B2; UA88619C2; CN100450583C; JP2006255698A; CN1833761A; JP4933121B2; ZA200602001B; US20060210460A1; BRPI0600974A; EP1707877A1; IL174119A0; EA200600445A1; KR101175372B1; CA2514819C; IL174119A

Abstract

Данное изобретение относится к устройству для очистки дымового газа, содержащему сборник орошающей жидкости, разделенный на несколько бассейнов, и насосное устройство 26, которое перекачивает орошающую жидкость по меньшей мере из одного бассейна сборника орошающей жидкости в форсунки для орошающей жидкости.

Description

Данное изобретение относится к способу очистки дымового газа, в частности десульфуризации отработавшего газа угольной электростанции или подобного ему, и устройству для его осуществления.

Устройства для очистки уже известны. Обычно они содержат башенный скруббер, имеющий форсунки для орошающей жидкости, которые зачастую расположены на нескольких уровнях, сборник для орошающей жидкости, в котором собирается орошающая жидкость, и абсорбционную зону, которая проходит внутри цилиндрического приемника башенного скруббера из сборника орошающей жидкости до верхнего уровня форсунок для орошающей жидкости. Дымовой газ подается в нижнюю секцию абсорбционной зоны в башенном скруббере, откуда протекает вверх и выходит из башенного скруббера через выпускное отверстие, выполненное выше форсунок для орошающей жидкости. На своем пути через башенный скруббер дымовой газ вступает в контакт с орошающей жидкостью, выходящей из форсунок для орошающей жидкости, и при этом очищается, как более подробно описывается ниже. Такое устройство для очистки известно, например, из документа ΌΕ-Ά-10058548.

Орошающая жидкость предпочтительно содержит помимо воды щелочные земли, реагирующие с оксидами серы, присутствующими в дымовом газе, и оксидами серы, образующимися в башенном скруббере. В частности, используется известь в виде оксида кальция, гидроксида кальция, карбоната кальция и т. п.

Щелочные земли реагируют с оксидами серы, присутствующими в дымовом газе, с образованием практически сульфита кальция, который связывается в орошающей жидкости. Таким путем дымовой газ очищается от нежелательных оксидов серы и после этого вытекает из устройства для очистки. Орошающая жидкость, содержащая частицы сульфита кальция, которые поддерживаются в ней на плаву, протекает в сборник орошающей жидкости и собирается там.

Сульфат кальция, который образуется во время очистки дымового газа, обладает такими же положительными свойствами, что и природный гипс. Поэтому он является желательным побочным продуктом процесса очистки дымового газа, который извлекается из орошающей жидкости, собранной в сборнике орошающей жидкости. Частицы сульфата кальция удаляются из сборника орошающей жидкости вместе с орошающей жидкостью и затем в последующем процессе извлекаются из орошающей жидкости. Сульфат кальция можно затем подвергать дальнейшей переработке в материалы, в частности в строительные материалы.

Для извлечения сульфата кальция высокого качества необходимо добиться, чтобы в орошающей жидкости, собранной в сборнике орошающей жидкости, при ее удалении из сборника для орошающей жидкости для извлечения сульфата кальция содержалось как можно меньше щелочных земель.

Соответственно, на протяжении процесса очистки дымового газа с оксидами серы, содержащимися в подлежащем очистке дымовом газе, должны прореагировать почти все щелочные земли, добавленные в орошающую жидкость.

Такой полной реакции щелочных земель можно добиться разными способами, которые можно осуществлять и совместно.

С одной стороны, можно попытаться добиться улучшенной реакции между компонентами реакции, чтобы повысить вероятность соответствующей реакции.

Реакция щелочных земель и оксидов серы с получением сульфита кальция достигается при диффузии и (или) растворении на поверхности контакта между орошающей жидкостью и дымовым газом. При этом чем больше поверхность контакта, тем лучшей будет достигнутая реакция. Поверхность контакта обратно пропорциональна размеру или диаметру капель орошающей жидкости, подаваемой из форсунок для орошающей жидкости. Соответственно, в документе СА-А-1251919 предлагается распылять орошающую жидкость посредством форсунок для орошающей жидкости как можно мельче, чтобы тем самым уменьшить размер капель орошающей жидкости и, соответственно, увеличить общую поверхность контакта между орошающей жидкостью и очищаемым дымовым газом.

Почти полной реакции щелочных земель на протяжении процесса очистки дымового газа можно добиться и за счет увеличения времени пребывания орошающей жидкости в абсорбционной зоне башенного скруббера с тем, чтобы дать щелочным землям достаточную возможность прореагировать с оксидами серы в дымовом газе. При этом повышается вероятность того, что в этой реакции будет участвовать каждая частица щелочных земель. Для того чтобы увеличить время пребывания орошающей жидкости в абсорбционной зоне башенного скруббера, в документе СА-А-1252919, например, предлагается заставить орошающую жидкость несколько раз циркулировать между сборником орошающей жидкости и форсунками для орошающей жидкости, чтобы она чаще проходила через абсорбционную зону башенного скруббера.

Еще одна проблема, связанная с окончательным извлечением сульфата кальция высокого качества, заключается в том, что при реакции орошающей жидкости с дымовым газом образуется не только сульфат кальция, но и нежелательные побочные продукты, например сульфиты, в частности сульфит кальция, который загрязняет сульфат кальция.

Для того чтобы снизить долю этих нежелательных сульфитов в орошающей жидкости, присутствующей в сборнике орошающей жидкости, в документе И8-А-4539184 предлагается вводить по меньшей мере в одну зону сборника орошающей жидкости кислород в виде воздуха или подобном виде для окис

- 1 008555 ления присутствующих в ней сульфитов кальция в сульфат кальция.

Целью данного изобретения является создание устройства и способа очистки дымового газа, в частности дымового газа угольной электростанции, в котором и по которому реакция между щелочными землями, растворенными в орошающей жидкости, и оксидами серы, присутствующими в дымовом газе, еще более оптимизируется.

Указанная цель достигается в соответствии с данным изобретением устройством по п.1 формулы изобретения и способом очистки дымовых газов по п.8 формулы изобретения.

Предлагаемое устройство для очистки дымового газа содержит сборник орошающей жидкости, который разделен на несколько бассейнов. Орошающая жидкость, выходящая из абсорбционной зоны, собирается по меньшей мере в одном бассейне. Затем ее можно, по меньшей мере, частично удалить оттуда для извлечения сульфата кальция. По меньшей мере в один другой бассейн добавляется свежая добавка, например известняк.

Преимущество разделения сборника орошающей жидкости по меньшей мере на два бассейна заключается в том, что добавление добавки и удаление орошающей жидкости, требуемое для извлечения сульфата кальция, можно локально отделить. Добавление добавки необходимо для обеспечения орошающей жидкости компонентами реакции, что необходимо для очистки, в виде щелочных земель, но, с другой стороны, слишком высокой концентрации добавок следует избегать, поскольку такие добавки, не участвующие в реакции, загрязняют орошающую жидкость, используемую для извлечения содержащегося в орошающей жидкости сульфата кальция.

Для предварительной очистки дымового газа, орошающая жидкость, необходимая для процесса очистки, берется из бассейна, имеющего низкую концентрацию добавок, а для окончательной очистки она берется из бассейна, в который добавлены добавки. Высокая концентрация добавок, используемая таким специальным путем, приводит к оптимизированным характеристикам очистки. Орошающая жидкость для извлечения сульфата кальция отбирается из бассейна, имеющего низкую концентрацию добавок, и благодаря этому можно получить сульфат кальция лучшего качества.

Для того чтобы разделить сборник орошающей жидкости на несколько бассейнов, предусматривается по меньшей мере одна разделительная стенка. Эта разделительная стенка предпочтительно содержит средства для выравнивания уровней в сборнике орошающей жидкости, например, сквозные отверстия, которые в небольшой мере обеспечивают обмен орошающей жидкости между бассейнами.

По одному из предпочтительных вариантов осуществления устройство содержит анализатор орошающей жидкости, который предпочтительно непрерывно анализирует пробы орошающей жидкости. Этот анализатор орошающей жидкости позволяет выполнять анализ состава орошающей жидкости, водородного показателя орошающей жидкости и т.п. Соответственно, можно обеспечить, что орошающая жидкость, которая направляется в абсорбционную зону, и орошающая жидкость, которая отбирается для извлечения сульфата кальция, всегда имеет оптимальный состав, требуемый водородный показатель и т. п.

Кроме того, по еще одному варианту осуществления данного изобретения преимущественно, если по меньшей мере одна сторона приемника имеет такую форму, что объем абсорбционной зоны в направлении от впускного отверстия для дымового газа до выпускного увеличивается или уменьшается, и при этом дымовой газ, протекающий через абсорбционную зону, соответственно замедляется или ускоряется, что, в свою очередь, соответственно отражается на времени пребывания дымового газа в абсорбционной зоне. Указанной по меньшей мере одной стороной приемника может быть, например, верхняя сторона, одна или несколько боковых стенок или их соответствующее сочетание.

В предлагаемом способе орошающая жидкость в отдельных бассейнах сборника орошающей жидкости имеет разные составы, по крайней мере, при работе. При работе орошающую жидкость из первого бассейна со стороны впускного отверстия для газа перекачивают к форсункам для орошающей жидкости со стороны впускного отверстия для газа, а орошающую жидкость из второго бассейна со стороны выпускного отверстия для газа перекачивают к форсункам для орошающей жидкости со стороны выпускного отверстия для газа. Таким образом, орошающую жидкость их первого бассейна используют для предварительной очистки, а орошающую жидкость их второго бассейна используют для окончательной очистки дымового газа. Спустя некоторое время в орошающей жидкости из первого бассейна достигается естественный градиент концентрации добавок в направлении второго бассейна. Таким образом, концентрация добавок орошающей жидкости в сборнике орошающей жидкости повышается в направлении второго бассейна, где она достигает максимума.

Наконец, по еще одному предпочтительному варианту осуществления способа орошающую жидкость для извлечения сульфата кальция отбирают только из одного бассейна сборника орошающей жидкости, предпочтительно из того бассейна, в котором орошающая жидкость имеет наименьшую концентрацию добавок. При этом, соответственно можно извлекать сульфат кальция высокого качества.

Подробное описание изобретения приводится ниже со ссылками на графический материал.

Описание графического материала

Фиг. 1 представляет собой общий вид первого варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа;

- 2 008555 фиг. 2 - вид сбоку первого варианта осуществления предлагаемого устройства, показанного на фиг. 1;

фиг. 3 - общий вид второго варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа;

фиг. 4 - общий вид еще одного варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа;

фиг. 5 - общий вид четвертого варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа;

фиг. 6 - общий вид пятого варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа.

Фиг. 1 представляет собой общий вид первого варианта осуществления предлагаемого устройства 10 для очистки дымового газа, на котором стенки устройства 10 для лучшего вида представлены «прозрачными», чтобы были видны компоненты внутри устройства 10. Это касается и устройств, представленных на фиг. 2-6. Дымовым газом предпочтительно является дымовой газ угольной электростанции или подобный. Устройство 10 содержит приемник 12, предпочтительно имеющий форму параллелепипеда. В верхней части приемника 12 расположены форсунки 14 для орошающей жидкости, которые могут располагаться на разных уровнях, ориентированными в разных направлениях, например горизонтально или вертикально, причем вертикальная ориентация форсунок 14 для орошающей жидкости является предпочтительной. В нижней части приемника 12 предусмотрен сборник 16 орошающей жидкости, предназначенный для приема орошающей жидкости. Сборник 16 орошающей жидкости разделен на первый бассейн 20 и второй бассейн 22 разделительной стенкой 18. В этом устройстве указанная разделительная стенка 18 выступает выше самого высокого уровня жидкости в сборнике орошающей жидкости, и два бассейна 20 и 22 полностью отделены друг от друга. В разделительной стенке предусмотрены отверстия (не показаны), предназначенные для выравнивания уровня в сборнике орошающей жидкости, которые в небольшой мере обеспечивают обмен орошающей жидкости между бассейнами 20 и 22. Между форсунками 14 для орошающей жидкости и сборником 16 орошающей жидкости приемник 12 содержит абсорбционную зону 24, через которую в рабочем состоянии устройства 10 подлежащий десульфуризации дымовой газ подается через впускное отверстие 17 горизонтально в направлении, показанном стрелками А, и вытекает через выпускное отверстие 19. Орошающая жидкость форсунками 14 для орошающей жидкости распыляется в виде мелкого тумана на дымовой газ, протекающий через указанную абсорбционную зону 24. Щелочные земли, содержащиеся в орошающей жидкости, например, карбонат кальция, реагируют с оксидами серы в дымовом газе, и при этом образуется практически сульфит кальция, который, в свою очередь, связывается в орошающую жидкость. Таким путем десульфуризуется дымовой газ, протекающий через указанную абсорбционную зону 24.

Орошающая жидкость, выходящая из указанной абсорбционной зоны 24 и содержащая сульфаты кальция, скапливается в сборнике 16 орошающей жидкости как в первом бассейне 20, так и во втором бассейне 22. В бассейне 20 и(или) бассейне 22 соответственно содержащаяся орошающая жидкость проходит анализ с помощью анализатора орошающей жидкости (не показан), т.е. определяется состав и(или) водородный показатель орошающей жидкости.

Если параметры орошающей жидкости, содержащейся в первом бассейне, определенные с помощью анализатора орошающей жидкости (не показан), совпадают с параметрами орошающей жидкости, требуемыми для извлечения сульфата кальция, орошающая жидкость отбирается из первого бассейна 20 по соответствующей трубе 30. Труба 30 содержит средства, необходимые для отбора орошающей жидкости (не показаны), например, клапаны, насосы и т.п.

Во второй бассейн 22 порционно или непрерывно добавляются добавки в виде щелочных земель для замены щелочных земель в орошающей жидкости, которые реагируют с оксидами серы, присутствующими в дымовом газе в абсорбционной зоне 24. При этом орошающая жидкость всегда содержит добавки, необходимые для процесса очистки. Добавление щелочных земель может осуществляться и по результатам вышеупомянутого анализа.

В бассейнах 20 и 22, но, в частности, в бассейне 20, предпочтительно предусмотрено окислительное устройство, предназначенное для окисления сульфитов кальция, присутствующих здесь, в сульфат кальция. Этим окислительным устройством (не показано) может быть, например, устройство подачи кислорода в виде воздуха, в котором предпочтительно подается воздух по трубам, имеющим соответствующие выпускные отверстия для воздуха, выполненные горизонтально в бассейне 20 и(или) бассейне 22.

Насосы 26 перекачивают орошающую жидкость, собранную в сборнике 16 орошающей жидкости, окончательно обратно в форсунки 14 для орошающей жидкости. В этом устройстве орошающая жидкость, отобранная из первого бассейна 20, возвращается в форсунки 14 рядом с впускным отверстием для газа для предварительной очистки дымового газа, а орошающая жидкость, отобранная из второго бассейна 22, возвращается в форсунки 14 рядом с выпускным отверстием для газа для окончательной очистки дымового газа. Соответственно, в орошающей жидкости создается градиент концентрации добавок, а именно: от низкой концентрации в первом бассейне 20 до максимальной концентрации во втором бассейне 22. При этом для того чтобы извлечь сульфат кальция, из бассейна 20 всегда может отбираться орошающая жидкость, имеющая очень низкую концентрацию добавок.

- 3 008555

Фиг. 2 представляет собой вид сбоку устройства, показанного на фиг. 1. На фиг. 2 показано, что форсунки 14 для орошающей жидкости расположены на разных уровнях.

Фиг. 3 представляет собой общий вид второго варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа. Устройство 10, представленное на фиг. 3, существенно отличается от устройства, представленного на фиг. 1 и 2, тем, что верхняя часть 28 проходит под углом вовнутрь так, что от впускного отверстия 17 для дымового газа в направлении выпускного отверстия 19 для дымового газа объем абсорбционной зоны 24 становится меньше. В этом примерном варианте осуществления и размер впускного отверстия 17 для дымового газа больше размера выпускного отверстия 19 для дымового газа. Из-за такой формы приемника 12, а также из-за размеров впускного и выпускного отверстий 17 и 19 для дымового газа, дымовой газ, протекающий через абсорбционную зону 24, ускоряется в приемнике 12, т.е. скорость дымового газа увеличивается и, следовательно, время пребывания в приемнике 12 и соответственно в абсорбционной зоне 24 сокращается.

Фиг. 4 иллюстрирует еще один вариант осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа. В отличие от устройства, представленного на фиг. 3, верхняя часть 28 проходит под углом наружу так, что от впускного отверстия 17 для дымового газа в направлении выпускного отверстия 19 для дымового газа объем абсорбционной зоны 24 увеличивается, причем размер впускного отверстия 17 для дымового газа соответственно меньше размера выпускного отверстия 19 для дымового газа. При этом дымовой газ на своем пути от впускного отверстия 17 для дымового газа в направлении выпускного отверстия 19 для дымового газа через абсорбционную зону 24 приемника 12 замедляется, т.е. его скорость снижается и, следовательно, время его пребывания в абсорбционной зоне 24 продлевается.

Фиг. 5 представляет собой общий вид четвертого варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа, который практически соответствует варианту осуществления, показанному на фиг. 4. Однако под углом наружу проходит согласно фиг. 5 не верхняя сторона 28 приемника 12, а боковые стенки приемника 12, и при этом от впускного отверстия 17 для дымового газа в направлении выпускного отверстия 19 для дымового газа объем абсорбционной зоны увеличивается.

Наконец, фиг. 6 представляет собой общий вид пятого варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа, который практически аналогичен варианту осуществления, представленному на фиг. 3, в котором под углом вовнутрь проходит не указанная верхняя сторона 28 приемника 12, а боковые стенки приемника 12, и при этом от впускного отверстия 17 для дымового газа в направлении выпускного отверстия 19 для дымового газа объем абсорбционной зоны 24 уменьшается.

Каждый из вариантов осуществления предлагаемого устройства, представленных на фиг. 1-6, имеет в сборнике орошающей жидкости окислительное устройство, которое для упрощения на этих фигурах не показано. С помощью этого окислительного устройства в сборник орошающей жидкости подается кислород, который реагирует с сульфитами кальция с превращением их в сульфат кальция.

Ясно, что описанные выше предпочтительные варианты осуществления не являются ограничивающими и, следовательно, возможны другие варианты и изменения в пределах защищенного объема данного изобретения, который определяется прилагаемой формулой изобретения.

Например, разделительная стенка 18 не обязательно должна полностью разделять два бассейна 20 и 22 с таким расчетом, чтобы в определенной мере сделать возможным обмен орошающей жидкости между двумя бассейнами.

Кроме того, анализатор орошающей жидкости и(или) окислительное устройство можно предусмотреть только в одном из двух бассейнов 20 или 22.

Кроме того, дымовой газ может протекать через устройство 10 и из нижней части в верхнюю, т.е. дымовой газ поступает, например, в нижнюю секцию абсорбционной зоны 24 приемника 12 и выходит из нее с правой стороны над форсунками 14 для орошающей жидкости через соответствующее отверстие. Но мы хотели бы отметить, что горизонтальный сквозной поток дымового газа через приемник 12, как показано на фиг. 1, предпочтительнее.

Кроме того, сборник орошающей жидкости может содержать более двух бассейнов.

Наконец, предлагаемое устройство и предлагаемый способ можно использовать, например, и для опреснения, в цементной промышленности или на электростанциях, работающих на ископаемых топливах.

Перечень позиций

- устройство,

- приемник,

- форсунки для орошающей жидкости,

- сборник орошающей жидкости,

- впускное отверстие для дымового газа,

- разделительная стенка,

- выпускное отверстие для дымового газа,

- первый бассейн,

- второй бассейн,

- абсорбционная зона,

- 4 008555

- труба,

- насосное устройство,

- верхняя сторона,

- труба.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство для очистки дымового газа, содержащее сборник 16 орошающей жидкости, разделенный на несколько бассейнов 20, 22, и насосное устройство 26, которое перекачивает орошающую жидкость по меньшей мере из одного бассейна 22 сборника 16 орошающей жидкости в форсунки 14 для орошающей жидкости.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для разделения указанного сборника 16 орошающей жидкости предусмотрена по меньшей мере одна разделительная стенка 18.
3. Устройство по и. 2, отличающееся тем, что указанная разделительная стенка 18 содержит средства для выравнивания уровня в указанном сборнике 16 орошающей жидкости, причем эти средства допускают незначительный обмен жидкостью между указанными бассейнами 20, 22.
4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью настройки количества орошающей жидкости, перекачиваемой из отдельных бассейнов 20, 22.
5. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит анализатор орошающей жидкости.
6. Устройство по и. 5, отличающееся тем, что анализатор орошающей жидкости выполнен таким образом, что он непрерывно анализирует пробы орошающей жидкости.
7. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере одна сторона указанного приемника 12 выполнена так, что от впускного отверстия 17 для дымового газа в направлении выпускного отверстия 19 для дымового газа объем указанной абсорбционной зоны 24 уменьшается.
8. Способ очистки дымового газа с использованием устройства по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что орошающие жидкости, содержащиеся в отдельных бассейнах 20, 22 указанного сборника 16 орошающей жидкости, имеют разные составы, по крайней мере, во время работы.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что орошающую жидкость перекачивают по меньшей мере из одного бассейна 22 указанного сборника 16 орошающей жидкости в форсунки 14 для орошающей жидкости.
10. Способ по и.9, отличающийся тем, что количества орошающей жидкости, которые перекачали из разных бассейнов 20, 22 указанного сборника 16 орошающей жидкости и которые имеют разные составы, направляют в разные форсунки 14 для орошающей жидкости.
11. Способ по одному из пп.8-10, отличающийся тем, что выполняют анализ орошающей жидкости по меньшей мере в одном бассейне 20, 22 указанного сборника орошающей жидкости.
12. Способ по и. 11, отличающийся тем, что анализ орошающей жидкости выполняют практически непрерывно.
13. Способ по одному из пп.8-12, отличающийся тем, что в целях извлечения сульфата кальция орошающую жидкость отбирают только из одного бассейна 20 указанного сборника 16 орошающей жидкости.
14. Способ по одному из пп.8-13, отличающийся тем, что дымовой газ, который направляют через указанную абсорбционную зону 24 указанного приемника 12, ускоряют или замедляют.