EA015416B1

EA015416B1 - Sulfur trioxide removal from a flue gas stream

Info

Publication number: EA015416B1
Application number: EA200800829A
Authority: EA
Inventors: Джон Мазиук; Расик Райтхатха
Original assignee: Солвей Кемикалз, Инк.
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2011-08-30
Also published as: WO2007031552A1; CA2622549A1; CA2622549C; CN101262929B; EP1937391A1; EA200800829A1; JP2009507632A; CN101262929A; BRPI0616068A2

Abstract

A method of removing SOfrom a flue gas stream having increased amounts of SOformed by a NOremoval system, includes injecting a sorbent composition into the flue gas stream. The sorbent composition includes an additive and a sodium sorbent such as mechanically refined trona or sodium bicarbonate. The additive is selected from magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, and mixtures thereof. The concentration of SOin the flue gas stream is reduced and the formation of a liquid phase NaHSOreaction product is minimized.

Description

Настоящее изобретение относится к очистке газов, а конкретнее - к способу очистки топочных газов, которые содержат токсичные газы, такие как 8О₃.The present invention relates to the purification of gases, and more specifically to a method for the purification of flue gases that contain toxic gases such as 8O ₃ .

8О₃ является токсичным газом, который получают в результате сжигания серосодержащего топлива. 8О₃, когда он присутствует в топочном газе, может образовывать кислотные пары, которые конденсируются в электростатических осадителях, трубопроводах или пылеуловительных камерах, вызывая коррозию. При таких низких концентрациях 8О₃, как 5-10 промиль, отходящий газ также может привести к белым, синим, пурпурным или черным контурам выхлопных газов, полученным вследствие охлаждения горячих дымовых газов в более холодном атмосферном воздухе.8O ₃ is a toxic gas that is obtained by burning sulfur-containing fuels. 8O ₃ , when it is present in flue gas, can form acid vapors that condense in electrostatic precipitators, pipelines or dust-collecting chambers, causing corrosion. At concentrations as low as 8O ₃ , such as 5-10 ppm, exhaust gas can also lead to white, blue, purple or black exhaust gas circuits, which are produced by cooling hot flue gases in colder atmospheric air.

Работы по снижению газообразных выбросов ΝΌ_Χ, выпускаемых из энергетических установок, работающих на каменном угле, с помощью селективных каталитических реакторов (СКР) привели к неожиданным последствиям, связанным с окислением 8О₃ до 8О₃, и, следовательно, к общему повышению выбросов 8О₃. В СКР используют катализатор (обычно пятиокись ванадия) для преобразования ЫО_Х в Ν₂и Н₂О с добавлением ΝΗ₃, но существует также незапланированное окисление 8О₂ до 8О₃. Хотя более высокие концентрации дымового 8О₃ считаются все еще относительно низкими, выбросы иногда могут приводить к образованию очень заметного вторичного шлейфа, который, будучи неконтролируемым, тем не менее, многими воспринимается как проблематичный. Усилия по снижению 8О₃ до уровней, при которых вторичный шлейф 8О₃ перестает быть видимым, могут препятствовать частичному накоплению 8О₃ на установках, в которых использованы электростатические осадители (ЭСО). 8О₃ в топочном газе абсорбируется на частицах летучей золы и снижает удельное сопротивление летучей золы, таким образом, способствуя поглощению частиц электростатическими осадителями за счет электростатических средств. В некоторые установки в настоящее время вводят 8О₃ для снижения удельного сопротивления летучей золы, когда электросопротивление очень высоко.Work on reducing gaseous emissions of ΝΌ _Χ produced from coal-fired power plants using selective catalytic reactors (TFR) led to unexpected consequences associated with the oxidation of 8О ₃ to 8О ₃ , and, consequently, to a general increase in emissions of 8О ₃ . The TFR the catalyst (typically vanadium pentoxide) to convert _X in uQ Ν ₂ and H ₂ O supplemented with ΝΗ _3, but there is also an unscheduled oxidation of ₂ to 8 ° 8 ° _3. Although higher concentrations of flue 8O ₃ are still considered relatively low, emissions can sometimes lead to the formation of a very noticeable secondary plume, which, being uncontrollable, nevertheless, is perceived by many as problematic. Efforts to reduce 8O ₃ to levels at which the secondary 8O ₃ loop is no longer visible can prevent the partial accumulation of 8O ₃ in installations that use electrostatic precipitators (ESP). 8O ₃ in flue gas is absorbed on the particles of fly ash and reduces the resistivity of fly ash, thus contributing to the absorption of particles by electrostatic precipitators due to electrostatic means. Some plants are currently injected with 8O ₃ to reduce the resistivity of fly ash, when the electrical resistance is very high.

8О₃ реагирует с водяным паром в трубопроводах для топочных газов энергоустановки, работающей на каменном угле, и образует парообразную Н₂8О₄. Часть ее конденсируется в воздухонагревательных секциях. Другая часть сернокислотного пара может конденсироваться в трубопроводе, если температура в трубопроводе слишком низка, что, таким образом, приводит к коррозии трубопровода. Оставшийся кислотный пар конденсируется либо при охлаждении газового шлейфа при его контактировании с относительно холодной атмосферой, или при использовании скрубберов с водяным орошением для обессеривания топочного газа (ДТГ) в зоне охлаждения скруббера. Быстрое охлаждение кислотного пара в колонне ДТГ приводит к образованию мелкодисперсного кислотного тумана. Капельки часто бывают слишком мелкодисперсными для их абсорбирования в колонне ДТГ или для их поглощения туманоуловителем. Таким образом, удаление 8О₃ колоннами ДТГ может быть очень ограниченным. Если уровни серной кислоты, испускаемой из выводной трубы, очень высоки, то появляется вторичный газовый шлейф.8O ₃ reacts with water vapor in pipelines for flue gases of a coal-fired power plant and forms vaporous H ₂ 8O ₄ . Part of it condenses in the air heating sections. Another part of the sulfuric acid vapor may condense in the pipeline if the temperature in the pipeline is too low, which thus leads to corrosion of the pipeline. The remaining acid vapor is condensed either by cooling the gas plume when it is in contact with a relatively cold atmosphere, or by using scrubbers with water irrigation to desulfurize flue gas (DTG) in the cooling zone of the scrubber. The rapid cooling of the acidic vapor in the DTG column leads to the formation of finely dispersed acid mist. Droplets are often too fine to be absorbed in a DTG column or absorbed by a mist eliminator. Thus, the removal of 8O ₃ DTG columns can be very limited. If the levels of sulfuric acid emitted from the discharge pipe are very high, then a secondary gas plume appears.

Для удаления 8О₃ и других газов из топочного газа была использована инжекция сухого сорбента (ИСС) с различными сорбентами. Однако ИСС ранее применяли при температурах ниже примерно 370°Е, поскольку материал оборудования, например фильтровальные среды, не может выдержать более высокие температуры. Кроме того, многие сорбирующие материалы спекаются или плавятся при температурах выше примерно 400°Е, что делает их менее эффективными при удалении газов. Другая проблема состоит в том, что при определенных условиях, связанных с температурой и концентрацией газа, продукты реакции многих сорбирующих материалов прилипают к оборудованию и трубопроводам, что требует частой очистки технологического оборудования.To remove 8O ₃ and other gases from the flue gas, dry sorbent injection (ASC) with different sorbents was used. However, ASC has previously been used at temperatures below about 370 ° E, since the material of the equipment, for example filter media, cannot withstand higher temperatures. In addition, many sorbent materials sinter or melt at temperatures above about 400 ° E, which makes them less effective in removing gases. Another problem is that under certain conditions related to temperature and gas concentration, the reaction products of many sorbent materials adhere to equipment and pipelines, which requires frequent cleaning of process equipment.

Согласно одной особенности изобретения способ удаления 8О₃ из потока топочного газа, имеющего повышенные содержания 8О₃, созданного вследствие работы систем удаления NО_x, включает в себя инжекцию сорбирующего состава в поток топочного газа.According to one aspect of the invention, a method for removing 8O ₃ from a flue gas stream having elevated 8O ₃ contents, created due to the operation of NO _x removal systems, involves injecting a sorbent composition into the flue gas stream.

Сорбирующий состав включает в себя добавку и натриевый сорбент, такой как механически очищенная трона или бикарбонат натрия. Добавку выбирают из карбоната магния, карбоната кальция, гидроксида магния, гидроксида кальция и их смесей. Концентрация 8О₃ в потоке топочного газа снижается, и образование жидкофазного продукта реакции NаΗ8О₄ минимизируется.The sorbent composition includes an additive and sodium sorbent, such as a mechanically purified throne or sodium bicarbonate. The additive is selected from magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, and mixtures thereof. The concentration of 8O ₃ in the flue gas stream is reduced, and the formation of the liquid-phase reaction product NaΗ8O _{4 is} minimized.

Согласно другой особенности изобретения способ подачи сухого сорбента для инжекции топочного газа включает в себя обеспечение троны. Состав сорбента формируется путем комбинирования троны и добавки, выбранной из карбоната магния, карбоната кальция, гидроксида магния, гидроксида кальция и их смесей. Сорбирующий состав транспортируют в сосуде к месту осуществления инжекции в топочный газ. Сорбирующий состав выгружают из сосуда и инжектируют в поток топочного газа. Достаточные количества добавки комбинируют с троной для повышения способности сорбирующего состава к вытеканию из сосуда.According to another aspect of the invention, a method for supplying a dry sorbent for the injection of flue gas includes the provision of trona. The composition of the sorbent is formed by combining thrones and additives selected from magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, and mixtures thereof. The sorbent composition is transported in a vessel to the point of injection into the flue gas. The sorbent composition is discharged from the vessel and injected into the flue gas stream. Sufficient amounts of the additive are combined with the throne to increase the ability of the sorbent composition to flow out of the vessel.

Вышеупомянутые абзацы были приведены в качестве общего введения и не должны рассматриваться в качестве ограничения объема следующей формулы изобретения. Предпочтительные варианты воплощения настоящего изобретения, наряду с дополнительными преимуществами, будут лучше поняты при рассмотрении следующего подробного описания, приведенного в сочетании с прилагаемыми чертежами.The above paragraphs were cited as a general introduction and should not be construed as limiting the scope of the following claims. Preferred embodiments of the present invention, along with additional advantages, will be better understood when considering the following detailed description given in conjunction with the accompanying drawings.

Фиг. 1 представляет собой фазовую диаграмму, показывающую продукты реакции троны с 8О₃ вFIG. 1 is a phase diagram showing the reaction products of trona from 8O ₃ to

- 1 015416 зависимости от температуры топочного газа и концентрации 8О₃.- 1 015416 depending on the temperature of the flue gas and the concentration of 8O ₃ .

Фиг. 2 представляет собой схему одного варианта воплощения системы обессеривания топочного газа.FIG. 2 is a diagram of one embodiment of a flue gas desulfurization system.

Изобретение описано со ссылкой на чертежи, в которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами. Взаимодействие и функционирование различных элементов по данному изобретению будут более понятны из следующего подробного описания. Однако варианты воплощения настоящего изобретения, описанные ниже, приведены только в качестве примера, и изобретение не ограничено вариантами воплощения, проиллюстрированными в чертежах.The invention is described with reference to the drawings, in which identical elements are denoted by the same numbers. The interaction and operation of the various elements of this invention will be better understood from the following detailed description. However, the embodiments of the present invention described below are given by way of example only, and the invention is not limited to the embodiments illustrated in the drawings.

В качестве дешевой альтернативы системе сухого распыления или системе скрубберов с водяным орошением для удаления 8О₃ была использована инжекция сухого сорбента (ИСС). В процессе ИСС сорбент сохраняют и инжектируют в сухом состоянии в дымоход, где он реагирует с кислотным газом. В некоторых условиях обработки, продукт реакции сорбента и кислотного газа представляет собой липкую золу. Липкая зола может прилипать к технологическому оборудованию и трубопроводам, в результате чего требуется частая очистка. Таким образом, было бы выгодно разработать процесс, который минимизирует количество липкой золы, получаемой в виде продукта реакции.As a cheap alternative to a dry spray system or a water-sprayed scrubber system, dry sorbent injection (ASC) was used to remove 8O ₃ . In the process of ASC, the sorbent is kept and injected in a dry state into the chimney, where it reacts with acid gas. In some processing conditions, the reaction product of the sorbent and the acid gas is a sticky ash. Sticky ash can stick to process equipment and pipelines, resulting in frequent cleaning. Thus, it would be beneficial to develop a process that minimizes the amount of sticky ash produced in the form of a reaction product.

Конкретный сорбент, который можно использовать при удалении 8О₃, представляет собой трону. Трона - это минерал, который содержит примерно 85-95% сесквикарбоната натрия (Иа₂СО₃-ИаНСО₃-Н₂О). Крупное отложение минеральной троны обнаружено в юго-западном Вайоминге вблизи Грин-Ривер. В целях настоящего документа, термин трона включает в себя другие источники сесквикарбоната натрия. Другой сорбент, который можно использовать, представляет собой бикарбонат натрия. Термин топочный газ включает в себя выхлопные газы из процессов сгорания любого рода (включая сгорание каменного угля, нефти, природного газа и т.д.). Топочный газ обычно включает в себя кислотные газы, такие как 8О₂, НС1, 8О₃ и ИО_Х.The specific sorbent that can be used in the removal of 8O ₃ is a throne. The throne is a mineral that contains approximately 85-95% sodium sesquicarbonate (Ea ₂ CO ₃ -JANSO ₃ -H ₂ O). A massive deposition of mineral thrones is found in southwestern Wyoming near the Green River. For the purposes of this document, the term throne includes other sources of sodium sesquicarbonate. Another sorbent that can be used is sodium bicarbonate. The term flue gas includes exhaust gases from combustion processes of any kind (including combustion of coal, oil, natural gas, etc.). Flue gas typically includes acidic gases such as 8O ₂ , HC1, 8O _3, and IO _X.

При нагреве выше 275°Р сесквикарбонат натрия претерпевает быстрое прокаливание содержащегося в нем бикарбоната натрия до карбоната натрия, как показано в следующем уравнении реакции:When heated above 275 ° P, sodium sesquicarbonate undergoes rapid calcination of the sodium bicarbonate contained therein to sodium carbonate, as shown in the following reaction equation:

[йа₂СО₃ *ИаНСОз· 2Н₂О] ->ЗНа₂СО₃+5Н₂О+СО₂ [ya ₂ CO ₃ * JANZOz · 2H ₂ O] -> KNa ₂ CO ₃ + 5H ₂ O + CO ₂

Бикарбонат натрия претерпевает сходную реакцию при повышенных температурахSodium bicarbonate undergoes a similar reaction at elevated temperatures.

2ИаНС0₃^ЗМа₂СО₃ + Н₂О+С0₂ 2IaNS0 ₃ ^ ZMa ₂ CO ₃ + H ₂ O + C0 ₂

Предпочтительная химическая реакция реакционного соединения с 8О₃ представлена ниже Ка₂С0з+ЗОз-Д1а₂50₄+СО2The preferred chemical reaction of the reaction compound with 8O ₃ is shown below: Ka ₂ С0з + ЗОЗ-Д1а ₂ 50 ₄ + СО2

Однако в некоторых условиях могут возникать нежелательные реакции, в результате которых образуется гидросульфат натрия. При неполном прокаливании сесквикарбоната натрия или бикарбоната натрия перед реакцией с 8О₃ возникают следующие реакции:However, in some conditions undesirable reactions may occur, as a result of which sodium hydrosulfate is formed. In case of incomplete calcination of sodium sesquicarbonate or sodium bicarbonate, the following reactions occur before reaction with 8О ₃ :

МаНСОз + 30з-*ИаН$О₄+50зMansoz + 30z- * IaN $ O ₄ + 50z

При некоторых условиях бисульфат натрия образуется в результате другой нежелательной реакции, представленной нижеUnder certain conditions, sodium bisulfate is formed as a result of another undesirable reaction presented below.

Ма₂СОз+28Оз+Н20-»2НаНЗО₄+СО₂ Ma ₂ СОЗ + 28Оз + Н20- »2НАНЗО ₄ + СО ₂

Бисульфат натрия является кислой солью с низкой температурой плавления и нестабилен при высоких температурах, разлагаясь, как показано в следующей реакции:Sodium bisulfate is an acid salt with a low melting point and is unstable at high temperatures, decomposing as shown in the following reaction:

2ИаН304^На₂3₂0₇ 2IaH304 ^ On ₂ 3 ₂ 0 ₇

Тип продукта реакции Иа₂СО₃ и 8О₃ зависит от концентрации 8О₃ и температуры топочного газа. Фиг. 1 представляет собой фазовую диаграмму, показывающую типичные продукты реакции троны с 8О₃, как функцию температуры топочного газа и концентрации 8О₃. В частности, выше определенной концентрации 8О₃ продуктом реакции может быть твердый ИаН8О_д, жидкий ИаН8О_д, Иа₂8О_д или №₂8₂О- в зависимости от температуры.The type of reaction product is Ia ₂ CO ₃ and 8O ₃ depending on the concentration of 8O ₃ and the temperature of the flue gas. FIG. 1 is a phase diagram showing typical reaction products of trona with 8O ₃ , as a function of flue gas temperature and concentration of 8O ₃ . In particular, above a certain concentration of 8O _{3 the} reaction product may be a solid IaH8O _d , a liquid IanH8O _d , Ia ₂ 8O _d, or No. ₂ 8 ₂ O- depending on temperature.

Жидкий ИаН8О_д является особо нежелательным, поскольку он клейкий и стремится прилипать к технологическому оборудованию и, таким образом, также вызывает прилипание к оборудованию других частиц, таких как летучая зола. Таким образом, является желательным запускать процесс в эксплуатацию при условиях, когда количество жидкого продукта реакции ИаН8О_д минимизировано. Граница между жидким ИаН8О_д и твердым Иа₂8О_д при температуре выше 370°Р может быть выражена уравнением 1д[8О₃]=0,009135Т-2,д56, где 1д|8О₃| представляет собой десятичный логарифм концентрации 8О₃, взятой в промилле, а Т - это температура топочного газа в °Р. Таким образом, когда трону инжектируют в топочный газ при температурах примерно 370-525°Р и при концентрации 8О₃ выше количества, определяемого уравнением 1од[8О₃]=0,009135Т-2,д56, образуется жидкофазный продукт реакции ИаН8О_д.Liquid IaN8O _d is particularly undesirable since it sticky and tends to adhere to the process equipment and therefore also causes sticking to equipment other particles such as fly ash. Thus, it is desirable to start the process in operation under conditions where the amount of the liquid reaction product IaN8O _d minimized. The boundary between liquid IaH8O _d and solid Ia ₂ 8O _d at a temperature above 370 ° P can be expressed by the equation 1d [8О ₃ ] = 0.009135Т-2, д56, where 1д | 8О ₃ | is the decimal logarithm of the concentration of 8O ₃ , taken in ppm, and T is the flue gas temperature in ° P. Thus, when the throne is injected into the flue gas at temperatures of about 370-525 ° P and at a concentration of 8O ₃ above the amount determined by the equation 1OD [8О ₃ ] = 0.009135Т-2, д56, a liquid-phase reaction product IaH8O _{d is formed} .

Было обнаружено, что использование сорбирующего состава, включающего в себя механически очищенную трону и добавку, минимизирует содержание клейкой золы, образованной в ходе процесса. Вместо троны можно использовать бикарбонат натрия. Добавку выбирают из группы, состоящей из карбоната магния, карбоната кальция, гидроксида магния, гидроксида кальция и их смесей. Является предпочтительным, чтобы добавка включала в себя карбонат магния, карбонат кальция или их смеси, а наиболее предпочтительно карбонат кальция. Является предпочтительным, чтобы добавка составляла 0,1-5It was found that the use of a sorbing composition, including a mechanically cleaned throne and an additive, minimizes the content of the sticky ash formed during the process. Sodium bicarbonate can be used instead of trona. The additive is selected from the group consisting of magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, and mixtures thereof. It is preferred that the additive includes magnesium carbonate, calcium carbonate or mixtures thereof, and most preferably calcium carbonate. It is preferred that the additive is 0.1-5

- 2 015416 мас.%, наиболее предпочтительно, 0,5-2 мас.% троны или другого натриевого сорбента. Сорбирующий состав инжектируют в поток топочного газа. Сорбирующий состав поддерживают в контакте с топочным газом в течение времени, достаточного для того, чтобы часть сорбирующего состава прореагировала с частью 8О₃ для снижения концентрации 8О₃ в потоке топочного газа. Является предпочтительным, чтобы образование жидкофазного продукта реакции №1Н8О₄ было минимизировано, чтобы количество образованной клейкой золы было минимально. Если не ограничиваться рамками теории, можно предполагать, что добавка реагирует с Н₂8О₄, присутствующей в потоке топочного газа с ее последующим удалением из него, минимизируя, таким образом, получение жидкофазного №1Н8О₄.- 2015416 wt.%, Most preferably, 0.5-2 wt.% Trona or other sodium sorbent. The sorbent composition is injected into the flue gas stream. The sorbent composition is maintained in contact with the flue gas for a time sufficient for a part of the sorbent composition to react with a part of 8O ₃ to reduce the concentration of 8O ₃ in the flue gas stream. It is preferred that the formation of the liquid-phase reaction product No. 1H8O ₄ be minimized, the amount of formed ash ash be minimal. If we do not confine ourselves to the theory, we can assume that the additive reacts with H ₂ 8O ₄ present in the flue gas stream with its subsequent removal from it, thus minimizing the production of liquid-phase No. 1H8O ₄ .

Таким образом, система может функционировать в диапазоне температур и концентраций 8О₃, при которых жидкофазный NаН8Ο₄ может быть образован при отсутствии добавки. В одном варианте воплощения температура топочного газа, при которой инжектируют трону, составляет примерно 370500°Е. Является предпочтительным, чтобы температура топочного газа составляла более примерно 370°Е, а более предпочтительно более примерно 385°Е. Является предпочтительным, чтобы температура топочного газа составляла менее примерно 500°Е, более предпочтительно менее примерно 450°Е, а наиболее предпочтительно менее примерно 415°Е. Наиболее предпочтительным является, чтобы температура топочного газа составляла примерно 385-415°Е. В качестве альтернативы температурный диапазон можно выразить в виде функции концентрации 8О₃. Таким образом, процесс может функционировать при температуре и концентрации 8О₃, при которых 1од[8О₃]>0,009135Т-2,456, где [8О₃] является концентрацией 8О₃ в промилле, а Т является температурой топочного газа в °Е.Thus, the system may operate in a range of temperatures and concentrations 8o _3, in which the liquid phase NaN8Ο ₄ may be formed in the absence of additives. In one embodiment, the temperature of the flue gas at which the throne is injected is about 370500 ° E. It is preferred that the temperature of the flue gas is more than about 370 ° E, and more preferably more than about 385 ° E. It is preferred that the flue gas temperature is less than about 500 ° E, more preferably less than about 450 ° E, and most preferably less than about 415 ° E. Most preferred is that the flue gas temperature is about 385-415 ° E. Alternatively, the temperature range can be expressed as a function of the concentration of 8O ₃ . Thus, the process can operate at a temperature and a concentration of 8O ₃ , at which 1OD [8О ₃ ]> 0.009135Т-2,456, where [8О ₃ ] is the concentration of 8О ₃ in ppm, and T is the temperature of the flue gas in ° Е.

Концентрация 8О₃ в обрабатываемом потоке топочного газа, как правило, составляет по меньшей мере примерно 3 промилле и обычно бывает равна примерно 10-200 промилле. Является предпочтительным, чтобы желаемая выходная концентрация 8О₃ в газовыводящей трубе составляла менее примерно 50 промилле, более предпочтительно менее примерно 20 промилле, еще более предпочтительно менее примерно 10 промилле и наиболее предпочтительно менее примерно 5 промилле. Побочный продукт реакции собирают вместе с клейкой золой.The concentration of 8O ₃ in the processed flue gas stream, as a rule, is at least about 3 ppm and is usually about 10-200 ppm. It is preferred that the desired output concentration of 8O ₃ in the gas discharge pipe is less than about 50 ppm, more preferably less than about 20 ppm, even more preferably less than about 10 ppm, and most preferably less than about 5 ppm. The reaction by-product is collected along with sticky ash.

Трона подобно большинству щелочных реагентов будет иметь тенденцию интенсивнее реагировать сначала с более сильными кислотами в газовом потоке, а затем, по истечении некоторого времени пребывания, она будет реагировать с более слабыми кислотами. Такие составляющие газа, как НС1 и 8О₃, образуют сильные кислоты, и трона будет реагировать с этими кислотами более интенсивно, чем со слабыми кислотами, такими как полученные на основе 8О₂. Таким образом, инжектированное реакционное соединение можно использовать для селективного удаления 8О₃ без существенного снижения содержания 8О₂ в потоке топочного газа.Like most alkaline reagents, a throne will tend to react more intensively with stronger acids in the gas stream, and then, after a certain residence time, it will react with weaker acids. Gas components such as HC1 and 8O ₃ form strong acids, and the throne will react with these acids more intensively than with weak acids, such as those based on 8O ₂ . Thus, the injected reaction compound can be used to selectively remove 8O ₃ without significantly reducing the 8O ₂ content in the flue gas stream.

Схематическое изображение одного варианта воплощения процесса показано на фиг. 2. В печь или камеру 10 сгорания подают топливо 12, такое как каменный уголь, и воздух 14 для сжигания топлива 12. Из камеры 10 сгорания газообразные продукты сгорания направляют в теплообменник или воздухоподогреватель 30. Для снижения температуры топочного газа можно инжектировать окружающий воздухA schematic representation of one embodiment of the process is shown in FIG. 2. Fuel 12, such as coal, and combustion air 14 is supplied to the furnace or combustion chamber 10. From the combustion chamber 10, combustion gases are sent to a heat exchanger or air heater 30. Ambient air can be injected to reduce the temperature of the flue gas

32. Для удаления NΟ_x-газов можно использовать установку 20 селективного каталитического восстановления (СКВ). Для создания обходного пути газа вокруг устройства СКВ можно открыть обводной 22 воздушный канал. Выход из теплообменника или воздухоподогревателя 30 соединяют с устройством 50 для сбора частиц. Устройство 50 для сбора частиц удаляет частицы, образованные в ходе процесса сгорания, например летучую золу, из топочного газа перед соединением устройства со скрубберным сосудом 54 для водяного орошения, а затем с газовыводящей 6 трубой для удаления воздуха из топливной системы. Устройство 50 для сбора частиц может представлять собой электростатический осадитель (ЭСО). Для удаления твердых частиц можно использовать и другие типы устройств для сбора частиц, такие как тканевый пылеуловитель. Тканевый пылеуловитель содержит фильтры для отделения частиц, полученных в ходе процесса сгорания, от топочного газа.32. To remove NΟ _x -gazov unit 20 can use selective catalytic reduction (SCR). To create a gas bypass around the SCR device, you can open the bypass 22 air channel. The output from the heat exchanger or air heater 30 is connected to the device 50 for collecting particles. Particle collecting device 50 removes particles formed during the combustion process, for example, fly ash, from flue gas before connecting the device with a scrubber 54 for irrigation, and then with a gas 6 supply pipe to remove air from the fuel system. Particle collecting device 50 may be an electrostatic precipitator (ESP). Other types of particle collection devices, such as a fabric dust collector, can be used to remove particulate matter. The fabric dust collector contains filters for separating particles obtained during the combustion process from flue gas.

Система удаления 8О₃ включает в себя источник 40 реакционного соединения. Реакционное соединение выбирают из сесквикарбоната натрия, бикарбоната натрия и кальцинированной соды. Является предпочтительным, чтобы реакционное соединение было обеспечено в виде частиц со средним размером примерно 10-40 мкм, наиболее предпочтительно примерно 24-28 мкм. Средний размер частиц добавки обычно может быть примерно того же размера, что и у частиц троны, предпочтительно примерно 10-25 мкм. Является предпочтительным, чтобы сорбирующий состав имел гранулированную форму.The 8O ₃ removal system includes the source 40 of the reaction compound. The reaction compound is selected from sodium sesquicarbonate, sodium bicarbonate, and soda ash. It is preferred that the reaction compound is provided in the form of particles with an average particle size of about 10-40 microns, most preferably about 24-28 microns. The average particle size of the additive may typically be about the same size as the trona particles, preferably about 10-25 microns. It is preferred that the sorbent composition has a granular form.

Подходящий источник троны - трона Т-200®, которая представляет собой рудный продукт в виде механически очищенной троны, выпускаемой 8о1уау СНстКаИ Трона Т-200® содержит примерно 97,5% сесквикарбоната натрия и имеет средний размер частиц примерно 24-28 мкм. Система может также включать в себя шаровую мельницу тонкого помола или другой тип мельницы для снижения и/или, иначе говоря, регулирования размера частиц троны или другого реакционного соединения.A suitable source of thrones is the T-200® throne, which is an ore product in the form of a mechanically purified throna, manufactured by the United States of America Trona T-200® contains about 97.5% sodium sesquicarbonate and has an average particle size of about 24-28 microns. The system may also include a finely ground ball mill or other type of mill to reduce and / or, in other words, control the size of trona particles or another reactive compound.

Также было обнаружено, что добавка может улучшить свойства потока троны при ее добавлении к ней. Способ подачи сухого сорбента для его инжекции в топочный газ включает в себя комбинирование добавки и троны для образования сорбирующего состава. Добавка может представлять собой карбонат магния, карбонат кальция, гидроксид магния, гидроксид кальция и их смеси. Сорбирующий составIt has also been found that the additive can improve the properties of the trona stream when added to it. The method of supplying dry sorbent for its injection into the flue gas includes the combination of an additive and trona to form a sorbent composition. The additive may be magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, and mixtures thereof. Sorbing composition

- 3 015416 транспортируют в сосуде к месту осуществления инжекции в топочный газ. Сорбирующий состав выгружают из сосуда и инжектируют в поток топочного газа, в котором с троной скомбинировано достаточное количество добавки, что приводит к повышению способности сорбирующего состава к вытеканию из сосуда.- 3 015416 transported in a vessel to the place of injection into the flue gas. The sorbent composition is discharged from the vessel and injected into the flue gas stream, in which a sufficient amount of additive is combined with the throne, which leads to an increase in the ability of the sorbent composition to flow out of the vessel.

Сорбирующий состав перемещают из источника 40 сорбирующего состава в инжектор 42. Сорбирующий состав можно перемещать пневматически или любым другим подходящим способом. Как показано на фиг. 2, устройство 42 для инжекции вводит сорбирующий состав в секцию 44 трубопровода для топочного газа, которая расположена в местоположении выше по потоку относительно входа пылеуловителя и предпочтительно ниже по потоку относительно выхода теплообменника. Является предпочтительным, чтобы система инжекции была спроектирована таким образом, чтобы можно было максимизировать контакт сорбирующего состава с 8О₃ в потоке топочного газа. Для введения сорбирующего состава в газопровод можно использовать устройство для инжекции любого типа. Например, инжекцию можно осуществлять непосредственно с помощью аэратора с пневмоприводом.The sorbent composition is transferred from the source 40 of the sorbent composition to the injector 42. The sorbent composition can be moved pneumatically or by any other suitable method. As shown in FIG. 2, the injection device 42 introduces a sorbent composition to the flue gas pipeline section 44, which is located upstream from the inlet of the dust collector and preferably downstream from the outlet of the heat exchanger. It is preferred that the injection system is designed in such a way that it is possible to maximize the contact of the sorbent composition with 8O ₃ in the flue gas stream. For the introduction of the sorbent composition into the pipeline, you can use a device for the injection of any type. For example, the injection can be carried out directly with a pneumatic actuator.

Процесс не требует оборудования для суспензии или корпуса реактора, если реакционное соединение хранится и инжектируется в сухом состоянии в газопровод 44, где оно реагирует с кислотным газом. Однако можно также использовать процесс, включающий в себя увлажнение топочного газа или влажную инжекцию реакционного соединения. Дополнительно частицы можно собирать во влажном состоянии с помощью существующего сосуда 54 скруббера с водяным орошением, и этот процесс необходимо использовать для скрубберной очистки кислотного пара. В частности, система обессеривания топочного газа может функционировать таким образом, чтобы удаление 8О₃ осуществлялось путем инжекции реакционного соединения вместе с 8О₃, тогда как большая часть 8О₂ удаляется скруббером 54 с водяным орошением.The process does not require equipment for the suspension or the reactor vessel if the reaction is stored and injected dry in a gas line 44 where it reacts with an acid gas. However, it is also possible to use a process which includes the moistening of the flue gas or the wet injection of the reaction compound. Additionally, the particles can be collected in a wet state using an existing water spray scrubber vessel 54, and this process should be used for scrubbing of acidic steam. In particular, the flue gas desulfurization system can function in such a way that the removal of 8O _{3 is} carried out by injecting the reaction compound together with 8O ₃ , while most of the 8O ₂ is removed by scrubber 54 with watering.

Способ можно также видоизменять для регулирования температуры топочного газа. Например, температуру в верхней части потока троны можно регулировать для получения желательной температуры топочного газа в месте, где вводят реакционное соединение.The method can also be modified to control the temperature of the flue gas. For example, the temperature at the top of the trona stream can be adjusted to obtain the desired flue gas temperature at the site where the reaction compound is introduced.

Дополнительно атмосферный воздух 32 можно вводить в поток топочного газа для снижения температуры топочного газа, и, кроме того, температуру топочного газа контролируют в месте инжекции реакционного соединения. Другие возможные способы регулирования температуры топочного газа включают в себя использование теплообменников и/или воздухоохладителей. В процессе можно также варьировать местоположение места инжекции троны, или же в процессе может быть предусмотрено несколько местоположений для инжекции реакционного соединения.Additionally, atmospheric air 32 can be introduced into the flue gas stream to reduce the temperature of the flue gas, and, in addition, the temperature of the flue gas is controlled at the injection site of the reaction compound. Other possible ways to control the temperature of the flue gas include the use of heat exchangers and / or air coolers. The process can also vary the location of the injection site of the thrones, or the process can provide several locations for the injection of the reaction compound.

Для достижения обессеривания является предпочтительным, чтобы реакционное соединение инжектировали при такой скорости относительно скорости потока 8О₃, чтобы можно было обеспечить нормализованное стехиометрическое соотношение (НСС) натрия и серы, равное примерно 1,0 или более. НСС является мерой количества инжектированного реагента относительно теоретически требуемого количества реагента. НСС выражает стехиометрическое количество сорбента, требуемого для проведения реакции со всем кислотным газом. Например, НСС, равное 1,0 может означать, что была осуществлена инжекция материала в достаточном количестве для достижения теоретического выхода, соответствующего 100-процентному удалению 8О₃ из входящего топочного газа; НСС, равное 0,5, может означать теоретический выход, соответствующий 50% удалению 8О₃. Реакция 8О₃ с карбонатом натрия протекает очень быстро и эффективно, вследствие чего для удаления 8О₃ обычно требуется, чтобы НСС было равно только единице. Реакционное соединение предпочтительно реагирует с 8О₃ в большей степени, чем с 8О₂, так что 8О₃ будет удаляться, даже в присутствии больших количеств 8О₂. Является предпочтительным, чтобы НСС менее 2,0 или более предпочтительно менее 1,5 использовали для того, чтобы не было существенного снижения концентрации 8О₂ в топочном газе, образованном вследствие реакции с избыточным сорбентом.To achieve desulfurization, it is preferred that the reaction compound is injected at such a rate relative to the flow rate of 8O ₃ so that the normalized stoichiometric ratio (HCC) of sodium and sulfur is equal to about 1.0 or more. HCC is a measure of the amount of injected reagent relative to the theoretically required amount of reagent. HCC expresses the stoichiometric amount of sorbent required to carry out the reaction with all the acid gas. For example, an HCC of 1.0 may mean that sufficient material was injected to achieve a theoretical yield corresponding to 100% removal of 8O ₃ from the incoming flue gas; A HCC of 0.5 can mean a theoretical yield corresponding to a 50% removal of 8O ₃ . The reaction of 8O ₃ with sodium carbonate proceeds very quickly and efficiently, as a result of which, to remove 8O ₃ it is usually required that the HCC is only one. The reaction compound preferably reacts with 8O ₃ to a greater extent than with 8O ₂ , so that 8O ₃ will be removed, even in the presence of large amounts of 8O ₂ . It is preferred that an HCC of less than 2.0 or more preferably less than 1.5 is used so that there is no significant decrease in the concentration of O ₂ in the flue gas formed due to the reaction with an excess sorbent.

Поскольку системы удаления ΝΌ_Χ имеют тенденцию к окислению существующего 8О₂ до 8О₃, систему инжекции также можно комбинировать с системой удаления ΝΌ_Χ. Систему инжекции троны также можно комбинировать с системами удаления других 8О_Х, например, с использованием бикарбоната натрия, извести, известняка и т.д. для повышения эффективности или удаления дополнительных опасных газов, таких как НС1, ΝΌ_Χ и т.п.Since ΝΌ _Χ removal systems tend to oxidize existing 8O ₂ to 8O ₃ , the injection system can also be combined with the ΝΌ _Χ removal system. The system of injection of the trona can also be combined with the removal systems of other 8O _X , for example, using sodium bicarbonate, lime, limestone, etc. to increase efficiency or remove additional hazardous gases such as HC1, ΝΌ _Χ , etc.

В электроэнергетической установке используют электростатический осадитель (ЭСО) высокого напряжения и не используют пылеуловитель. В установке используют катализатор для удаления ΝΌ_Χ, который вызывает повышенные уровни содержания 8О₃ в топочном газе. Концентрация 8О₃ в топочном газе составляет примерно 100-125 промилле. Для удаления 8О₃ из топочного газа используют трону Т200® от 8о1уау Сйешкак.An electropower plant uses high voltage electrostatic precipitator (ESP) and does not use a dust collector. The installation uses a catalyst to remove ΝΌ _Χ , which causes elevated levels of 8O ₃ in the flue gas. The concentration of 8O ₃ in flue gas is about 100-125 ppm. To remove the 8O ₃ from the flue gas, use the T200® throne from Saille Sjeshkak.

В качестве сравнительного примера трону инжектируют при температуре 400°Р без добавки при значениях НСС примерно 1,5. Перфорированные пластины ЭСО в установке показывают значительные наросты твердых частиц, что требует частой очистки.As a comparative example, a throne is injected at a temperature of 400 ° P without an additive with HCC values of about 1.5. The perforated ESP plates in the installation show significant build-up of solid particles, which requires frequent cleaning.

Состав сорбента, содержащий трону и 1% карбоната кальция, инжектируют в топочный газ при температуре 400°Р при значениях НСС примерно 1,5. Перфорированная пластина ЭСО в установке после работы системы удаления 8О₃ относительно свободна от наростов твердых частиц.The composition of the sorbent, containing the throne and 1% calcium carbonate, is injected into the flue gas at a temperature of 400 ° P with HCC values of about 1.5. The perforated ESP plate in the installation after the operation of the 8O ₃ removal system is relatively free of build-up of solid particles.

- 4 015416- 4 015416

Согласно настоящему изобретению, использование добавки снижает содержание клейких побочных продуктов в процессе удаления 8О₃ по сравнению с процессом с использованием троны без добавки при тех же условиях обработки.According to the present invention, the use of an additive reduces the content of sticky by-products in the 8O ₃ removal process as compared to the process using trona without an additive under the same processing conditions.

Варианты воплощения, описанные выше и показанные в данном документе, являются иллюстративными, а не ограничивающими. Объем изобретения указан в формуле изобретения, а не в вышеприведенном описании и прилагаемых чертежах. Изобретение может быть воплощено в других конкретных формах, без отступления от сущности изобретения. Следовательно, эти и любые другие изменения, которые существуют в пределах объема формулы изобретения, рассматриваются как охватываемые изобретением.The embodiments described above and shown in this document are illustrative and not restrictive. Scope of the invention specified in the claims, and not in the above description and the accompanying drawings. The invention may be embodied in other specific forms, without departing from the spirit of the invention. Therefore, these and any other changes that exist within the scope of the claims are considered to be covered by the invention.

Claims

1. A method for removing 8o ₃ of flue gas stream having a higher content of ₃ 8o formed due to removal of the system ΝΟ _Χ, comprising injecting into the flue gas stream sorbent composition containing the additive and a sodium sorbent to reduce the concentration 8o ₃ in the flue gas stream and minimize the formation of the liquid-phase reaction product ΝαΗ ^^ and the sodium sorbent is selected from the group consisting of mechanically purified throne, sodium bicarbonate and mixtures thereof, and the additive is selected from the group consisting of magnesium carbonate, carbo calcium nate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide and mixtures thereof, and the additive is 0.1-5 wt.% sodium sorbent.

2. The method according to claim 1, in which the temperature of the flue gas is 370-500 ° E.

3. The method according to claim 1, in which the temperature of the flue gas is 385-450 ° E.

4. The method according to claim 1, in which the additive is 0.5-2 wt.% Trona.

5. The method according to claim 1, in which the additive is selected from the group consisting of magnesium carbonate, calcium carbonate and mixtures thereof.

6. The method according to claim 1, in which the additive contains calcium carbonate.

7. The method according to claim 1, in which the flue gas stream contains at least 3 ppm 8O ₃ upstream relative to the location where the sorbent is injected.

8. The method according to claim 1, in which the flue gas stream contains 10-200 ppm 8O ₃ upstream relative to the location where the sorbent is injected.

9. The method according to claim 1, in which the sodium sorbent contains a throne with an average particle size of less than 40 microns.

10. The method according to claim 1, in which the sodium sorbent contains a throne with an average particle size of 24-28 microns.

11. The method according to claim 1, in which the sorbent composition is injected in the form of a dry substance.

12. The method according to claim 1, in which the concentration of 8O ₃ is greater than the value according to the equation 1ode [8O ₃ ]> 0.009135T-2.456, where T represents the temperature of the flue gas in ° E, and [8O ₃ ] represents a concentration in ppm.

13. A method of removing 8O ₃ from a flue gas stream having a high content of 8O ₃ formed due to the operation of the NO _x removal system, comprising providing a sorbent composition containing mechanically cleaned throne and an additive selected from the group consisting of magnesium carbonate, calcium carbonate, hydroxide magnesium, calcium hydroxide and mixtures thereof, and the additive is 0.1-5 wt.% trona;

injection of the sorbent composition into the flue gas stream, the flue gas temperature being more than 370 and less than 450 ° E; and maintaining the sorbent composition in contact with the flue gas for a time sufficient for a portion of the sorbent composition to react with the 8O ₃ portion to reduce the 8O ₃ concentration in the flue gas stream and to minimize the formation of a liquid-phase reaction product Na-8O ₄ .

14. The method according to item 13, in which the additive is 0.5-2 wt.% Trona.

15. The method according to item 13, in which the additive is selected from the group consisting of magnesium carbonate, calcium carbonate and mixtures thereof.

16. The method according to item 13, in which the additive contains calcium carbonate.

17. The method according to item 13, in which the average particle size of the additive is 20-25 microns.

18. The method according to item 13, in which the flue gas stream contains at least 3 ppm 8O ₃ upstream relative to the location where the sorbent is injected.

19. The method according to item 13, in which the flue gas stream contains 10-200 ppm 8O ₃ upstream relative to the location where the sorbent is injected.

20. The method according to item 13, in which the concentration of 8O ₃ is greater than the value according to the equation 1ode [8O ₃ ]> 0.009135T-2.456, where T represents the temperature of the flue gas in ° E, and [8O ₃ ] represents a concentration in ppm.

21. The method according to item 13, in which the average particle size of the trona is 10-40 microns.

22. The method according to item 13, in which the temperature of the flue gas is 385-415 ° E.

23. The method according to item 13, in which the sorbent composition is injected at this speed relative to

- 5 015416 flow rates of 8O ₃ so that it is possible to provide a normalized stoichiometric ratio of sodium and sulfur equal to 1.0-1.5.

24. The method according to item 13, in which the sorbent composition is injected in the form of a dry substance.

25. The method according to item 13, further comprising combining the additive with the throne before transferring the sorbent composition to the location of the flue gas stream.

26. A method of removing 8O ₃ from a flue gas stream containing 3-200 ppm 8O ₃ , comprising providing a sorbent composition containing a throne and an additive selected from the group consisting of magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide and mixtures thereof, moreover, the additive is 0.1-5 wt.% thrones; and injection of the sorbent composition into the flue gas stream, the flue gas temperature being 370-450 ° P.

27. The method according to p, in which the additive is 0.5-2 wt.% Trona.

28. The method according to p, in which the additive is selected from the group consisting of magnesium carbonate, calcium carbonate and mixtures thereof.

29. The method according to p, in which the average particle size of the trona is 24-28 microns.

30. The method according to p, in which the temperature of the flue gas is 385-415 ° R.

31. The method according to p, in which the concentration of 8O ₃ has a value greater than the value according to the equation 1od | 8O ₃ |> 0.009135T-2.456. where T represents the temperature of the flue gas in ° P, and [8O ₃ ] represents the concentration in ppm.

32. A method of transferring a dry sorbent for injection into flue gas, comprising providing thrones;

combining trona and an additive selected from the group consisting of magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide and mixtures thereof, with the formation of a sorbent composition, the additive being 0.1-5 wt.% trona;

transportation of the sorbent composition in the vessel to the place of injection into the flue gas; unloading the sorbent composition from the vessel and injecting the sorbent composition into the flue gas stream, in which a sufficient amount of additive is combined with the throne, which leads to an increase in the ability of the sorbent composition to leak from the vessel.

33. The method according to p, in which the additive is 0.5-2 wt.% Trona.

34. The method according to p, in which the additive is selected from the group consisting of magnesium carbonate, calcium carbonate and mixtures thereof.

35. The method according to p, in which the additive contains calcium carbonate.

36. The method according to p, in which the average particle size of the trona is less than 40 microns.

37. The method according to p, in which the average particle size of the trona is 24-28 microns.

38. The method according to p, in which the average particle size of the additive is 20-25 microns.