EA032440B1

EA032440B1 - Способ удаления пыли и оксидов серы из технологических газов

Info

Publication number: EA032440B1
Application number: EA201690255A
Authority: EA
Inventors: Яри Купари; Пекка НИЕМЕЛЯ; Ээро Вяанянен
Original assignee: Оутокумпу Оюй
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2014-08-19
Publication date: 2019-05-31
Also published as: RS20160090A1; CN109248524A; US9884285B2; RS58751B1; TWI635892B; BR112016003601A2; BR112016003601B1; WO2015025082A1; FI126588B2; EA201690255A1; TW201521856A; AP2016009056A0; FI20135847A; CN105745006A; FI126588B; UA120747C2; US20160193565A1

Abstract

Данное изобретение относится к способу удаления мокрым способом твердых веществ в виде пыли и оксидов серы из технологических газов, полученных в металлургическом процессе. По меньшей мере часть щелочной жидкости подают в газовый поток, содержащий твердые вещества, по меньшей мере в одном каскадном скруббере, чтобы смешать щелочную жидкость с газами и твердыми веществами, которые должны быть удалены, не позднее чем в течение смачивания газов и твердых веществ в водяном объеме каскадного скруббера; и смесь, содержащую щелочную жидкость, увлажненные газы и твердые вещества, направляют на каскадную промывку в каждом из каскадных скрубберов, чтобы удалить из газов серу и твердые вещества.

Description

Данное изобретение относится к способу удаления твердых веществ в виде пыли и оксидов серы из технологических газов, образующихся в металлургических процессах, посредством мокрого способа. Предлагаемый способ осуществляют по меньшей мере в одном каскадном скруббере.

Патент США 3795486 раскрывает систему мокрого скруббера, которая эффективна при удалении загрязняющих частиц и газообразных загрязняющих веществ из промышленных газов. Скрубберную жидкость пропускают каскадом сверху вниз через ряд последовательных скрубберных зон или стадий. Для обеспечения поверхностей контакта, для разбрызгивания и изменения направления стекающей по каскаду сверху вниз скрубберной жидкости, которая движется к нижнему концу скруббера, противотоком направлению поднимающегося снизу вверх потока газа, в горизонтальных тарелках применяют ряд элементов. Жидкость согласно патенту США 3795486 содержит воду и/или смесь воды и известняка в виде суспензии, которая проходит по каскаду сверху вниз на элемент в каждой последующей нижней зоне промывки, в то время как газ, наоборот, протекает через корпус скруббера снизу вверх, с противотоком. Если скрубберная жидкость содержит водную суспензию известняка, происходит реакция с находящимися в газе оксидами серы, в ходе которой образуются сульфит кальция и/или сульфаты кальция. Скрубберная жидкость может также включать смеси воды и гидроксида магния, или гидроксида натрия, или гидроксида аммония. Материал, осажденный из газа, перемещается со временем к нижнему концу корпуса в сборник, расположенный ниже входного отверстия для газа. Удаленный таким образом концентрированный материал оставляет газ в очищенном состоянии, по существу, не содержащим диоксида серы и частиц, и газ выходит через выпускное отверстие в верхнем конце корпуса.

Согласно патенту США 4322392, диоксид серы вымывают из котельного газа в щелочном скруббере, состоящем из контура охлаждения и абсорбционного контура, чтобы регулировать количество воды, подаваемой рециклом из системы удаления воды. Поток газа сначала охлаждают водой, содержащей щелочь, карбонат кальция, СаСО₃, в контуре охлаждения, а затем промывают во втором контуре второй водной суспензией, отделенной от первой водной суспензии и содержащей щелочь, в поглотителе диоксида серы. Количество подаваемой рециклом воды регулируют путем разделения водной суспензии, выпускаемой из поглотителя газообразного диоксида серы, в концентраторе жидкость-твердое вещество, на слив с низким содержанием твердых веществ и на слив с высоким содержанием твердых веществ. Промытый поток газа пропускают через каплеуловитель и каплеуловитель промывают водой; и эту промывную воду добавляют к жидкости, выпускаемой из скруббера во втором контуре.

Патент США 5779999 относится к контактным устройствам газ-жидкость, которые используют щелочную суспензию для удаления кислых газов из бытовых и промышленных топочных газов, где окисление промывной жидкости дает осадок, который можно разместить в виде отходов или подавать рециклом в процесс. Содержащий кислород газ вводят в емкость таким образом, чтобы содержащая щелочь жидкость протекала вверх через первую область, в конструктивном отношении определенную емкостью, и вниз, во вторую емкость, в конструктивном отношении определенную емкостью; и так, чтобы окислить содержащую щелочь текучую среду в первой области, перед тем, как она перетекает во вторую область.

Патент США 3687613 описывает способ и устройство для приготовления добавки для использования при проведении реакции с содержащими серу топочными газами в мокром скруббере. Добавку в твердом состоянии подают в камеру улавливания и улавливают заключенным в ней потоком топочных газов, проходящим через камеру; а затем переводят в область получения суспензии, где ее приводят в контакт с водой, чтобы увлажнить и извлечь добавку. Эту извлеченную добавку собирают в виде суспензии и вводят в мокрый скруббер. Предварительный обжиг добавки позволяет ей легче растворяться в воде и реагировать с газообразными соединениями серы с более высокой скоростью.

Эти публикации существующего уровня техники сосредоточены на обработке в скрубберах суспензии, содержащей щелочь; но эти публикации не описывают эффективное каскадное действие. Кроме того, при использовании содержащей щелочь добавки в процессе промывки в скруббере содержащих серу газов обработка щелочной добавки требует проведения дополнительных технологических стадий перед и после удаления содержащего серу материала из газов.

Целью данного изобретения является устранить некоторые недостатки существующего уровня техники и получить усовершенствованный способ удаления твердых веществ в виде пыли и оксидов серы из технологических газов, образующихся в металлургических процессах, посредством мокрого способа, при подаче щелочной жидкости по меньшей мере в один каскадный скруббер. Отличительные особенности данного изобретения перечислены в прилагаемой формуле изобретения.

В способе по изобретению отходящие газы металлургического процесса, содержащие оксиды серы и твердые вещества в виде пыли, обрабатывают, подавая щелочную жидкость, например, воду, по меньшей мере в один каскадный скруббер, перед тем, как их обрабатывают посредством каскадной промывки в каждом из каскадных скрубберов. Согласно одному из воплощений данного изобретения, по меньшей мере часть щелочной жидкости направляют непосредственно в поток газа, содержащий твердые вещества, которые надо удалить, перед тем, как этот поток газа направляют на очистку в

- 1 032440 каскадном скруббере. Согласно другому воплощению данного изобретения, по меньшей мере часть щелочной жидкости подают в подлежащий очистке поток газа в водяном объеме, содержащемся в каскадном скруббере. В соответствии с данным изобретением способ осуществляют в связи с процессом обжига, но данный способ можно также применять в связи с другими металлургическими процессами.

Способ по изобретению предпочтительно применяют в каскадном скруббере, который содержит в качестве основной детали центральную часть, например, центральную трубу; скрубберную часть, например, скрубберную трубу; и дефлектор. Даже если в описании указано, что применяемый в способе по данному изобретению каскадный скруббер имеет, по существу, цилиндрическое поперечное сечение основных деталей, для данного изобретения по меньшей мере часть основных деталей в каскадном скруббере может также иметь прямоугольное или даже многоугольное сечение. Основные детали каскадного скруббера расположены внутри корпуса, который включает по меньшей мере одно входное отверстие и по меньшей мере одно выпускное отверстие для газов; по меньшей мере одно входное отверстие и по меньшей мере одно выпускное отверстие для промывной воды; по меньшей мере одно выпускное отверстие для осадка, полученного из твердых веществ, поступающих в скруббер вместе с газами; и по меньшей мере одно входное отверстие для щелочной жидкости. Для эффективной работы каскада в корпусе, по существу, выделены контактная зона, зона очистки и зона каскадной промывки. Центральная труба в ее нижней части установлена коаксиально, по меньшей мере, частично внутри скрубберной трубы. Диаметр скрубберной трубы вблизи конца, окружающего центральную трубу, предпочтительно уменьшается по направлению к внешней поверхности центральной трубы, чтобы создать благоприятные условия течения для обработки в каскаде. Часть центральной трубы, расположенная за пределами каскадной трубы, снабжена деталью в виде пластины, окружающей внешнюю часть центральной трубы, которая действует как дефлектор, для обеспечения возможности эффективной каскадной промывки в скруббере. Также благоприятно, если нижний конец скрубберной трубы имеет коническую форму, что улучшает условия давления в скрубберной трубе.

В способе по изобретению содержащие оксиды серы газы и содержащие пыль твердые вещества, которые должны быть очищены в каскадном скруббере, подают в каскадный скруббер через имеющееся в корпусе входное отверстие для газа по направлению к верхней части центральной трубы. Щелочную жидкость для очистки газов и содержащих пыль твердых веществ подают в центральную трубу, снабженную по меньшей мере одним входным отверстием для щелочной жидкости. Скрубберная труба имеет водяной объем, который заполняют промывной водой до уровня, по меньшей мере, по существу, близкого к уровню конца центральной трубы, расположенной внутри скрубберной трубы. Щелочную жидкость, по меньшей мере, частично распыляют в центральной трубе над уровнем поверхности воды в водяном объеме скрубберной трубы или, по меньшей мере, на уровне, соответствующем концу центральной трубы, и, по меньшей мере, частично ниже уровня поверхности воды, в водяной объеме скрубберной трубы. Возможно также щелочную жидкость подавать только в центральную трубу, выше уровня поверхности воды в водяном объеме скрубберной трубы; или щелочную жидкость подавать только в водяной объем скрубберной трубы, ниже уровня поверхности воды в водяном объеме скрубберной трубы. Газы и пыль, которые должны быть очищены, а также щелочную жидкость предпочтительно смешивают друг с другом, по меньшей мере частично, перед тем, как газы, пыль и щелочную жидкость смешивают с промывной водой в водяном объеме скрубберной трубы. Затем влажные газы направляют к стенкам скрубберной трубы, и они протекают в зоне очистки к верхнему концу скрубберной трубы, предпочтительно расположенной коаксиально с центральной трубой. Влажные газы вытекают из скрубберной трубы через ее суженный конец снизу вверх на деталь в виде пластины, т.е. дефлектор, окружающий снаружи центральную трубу. Деталь в виде пластины, дефлектор, заставляет влажные газы течь сверху вниз, как при каскадной промывке. Посредством каскадной промывки серу и твердые вещества, содержащиеся в пыли, в конечном итоге удаляют из газов, и очищенные газы протекают в направлении выпускного отверстия для газа, расположенного в верхней части корпуса, в то время как сера и твердые вещества, выделенные из газов, текут сверху вниз, по направлению к выпускному отверстию для твердых веществ, расположенному в нижней части корпуса.

Согласно изобретению, щелочную жидкость подают в центральную трубу каскадного скруббера, чтобы смешать ее с газами и пылью, которые подлежат очистке, самое позднее в течение смачивания газов и пыли, и полученную смесь, содержащую щелочную жидкость, смоченные газы и пыль, направляют на каскадную промывку для удаления из газов серы и твердых веществ.

Согласно способу по изобретению рН щелочной жидкости регулируют в диапазоне 8-14, предпочтительно 11,5-12,5. Регулирование рН проводят путем добавления известковых продуктов, таких как гашеная известь, или щелочной шлак, или щелок, в промывную жидкость. В качестве щелочной жидкости можно также использовать жидкость, которую подают рециклом из других процессов в качестве щелочной отходящей жидкости. Подачу необходимых добавок или щелочной отходящей жидкости регулируют путем измерения рН или проведения анализа очищенного газа на содержание оксида серы.

Щелочную жидкость согласно изобретению подают на стадию очистки по меньшей мере через одно входное отверстие в корпусе, а затем по меньшей мере через одно входное отверстие в центральной

- 2 032440 трубе. Предпочтительно центральная труба снабжена совокупностью входных отверстий для щелочной жидкости. В случае применения совокупности входных отверстий в центральной трубе эти входные отверстия преимущественно расположены в стенке центральной трубы на одинаковом уровне и симметрично по отношению друг к другу, на желаемом расстоянии друг от друга. Возможно также, чтобы входные отверстия в центральной трубе были расположены в стенке центральной трубы по меньшей мере на двух уровнях. Входное отверстие для щелочной жидкости в центральной трубе предпочтительно снабжают соплом, чтобы вызвать образование сильной струи через входное отверстие по направлению к газам, которые должны быть очищены. Применение сопла приводит к более высокой скорости потока щелочной жидкости и, таким образом, приводит к увеличению времени реакции и реакционной площади поверхности для удаления серы и твердых веществ, по сравнению с подачей воды в процесс. Возможно также интенсифицировать промывку газов и твердых веществ в пыли с помощью сжатого воздуха, который подают в нижнюю часть водяного объема скрубберной трубы.

В соответствии с данным изобретением, по меньшей мере часть входных отверстий для щелочной жидкости в центральной трубе расположены выше уровня поверхности воды в скрубберной трубе, чтобы подавать щелочную жидкость в поток газа и пыли перед тем, как поток газа и пыли вступает в контакт с промывной водой. В случае, когда щелочная жидкость течет через входное отверстие, расположенное выше уровня поверхности воды, щелочную жидкость предпочтительно подают при атмосферном давлении, но возможно также подавать щелочную жидкость под давлением. В случае, когда щелочная жидкость протекает через входное отверстие, расположенное ниже уровня поверхности промывной воды, щелочную жидкость предпочтительно подают под давлением, чтобы она имела хороший контакт с газами и пылью, которые должны быть очищены; но также возможно применять щелочную жидкость при атмосферном давлении. Возможно также осуществлять процесс таким образом, чтобы часть щелочной жидкости подавать в поток газа и пыли через входные отверстия, расположенные выше уровня поверхности промывной воды, а часть щелочной жидкости подавать в поток газа и пыли через входные отверстия, расположенные ниже уровня поверхности промывной воды.

Хотя здесь описано, что корпус содержит один каскадный скруббер, корпус можно увеличить, и в этом случае один корпус может содержать более одного каскадного скруббера. Тогда каскадные скрубберы имеют общий корпус, окружающий скрубберы; и каскадные скрубберы имеют по меньшей мере одно общее входное отверстие и выпускное отверстие для газов и пыли; по меньшей мере одно общее входное отверстие для щелочной жидкости и по меньшей мере одно общее выпускное отверстие для промывной воды и твердых веществ.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ удаления твердых веществ в виде пыли и оксидов серы из технологических газов, полученных в процессе обжига в металлургическом процессе, посредством мокрого способа, отличающийся тем, что щелочную жидкость подают через входные отверстия, каждое из которых снабжено соплом, в поток газа, содержащий твердые вещества из процесса обжига, по меньшей мере в одном каскадном скруббере, чтобы смешать щелочную жидкость с газами и твердыми веществами, подлежащими удалению, самое позднее в течение увлажнения газов и твердых веществ в водяном объеме, содержащемся в каскадном скруббере; и смесь, содержащую щелочную жидкость, увлажненные газы и твердые вещества, направляют вверх к каждому дефлектору, окружающему снаружи каждую центральную трубу каждого каскадного скруббера, на проведение каскадной промывки в каждом из каскадных скрубберов для удаления из газов серы и твердых веществ.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что значение рН щелочной жидкости составляет от 8 до 14.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что значение рН щелочной жидкости составляет от 11,5 до 12,5.
4. Способ по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что щелочную жидкость подают выше уровня поверхности воды в водяном объеме скрубберной трубы.
5. Способ по любому из предшествующих пп.1-3, отличающийся тем, что щелочную жидкость подают ниже уровня поверхности воды в водяном объеме скрубберной трубы.
6. Способ по любому из предшествующих пп.1-3, отличающийся тем, что щелочную жидкость частично подают выше уровня поверхности воды в водяном объеме скрубберной трубы, а частично ниже уровня поверхности воды в водяном объеме скрубберной трубы.
7. Способ по любому из предшествующих пп.1-6, отличающийся тем, что щелочную жидкость подают в содержащий твердые вещества поток газа при атмосферном давлении.
8. Способ по любому из предшествующих пп.1-6, отличающийся тем, что щелочную жидкость подают в содержащий твердые вещества поток газа под давлением.
9. Способ по любому из предшествующих пп.1-8, отличающийся тем, что в нижнюю часть водяного объема каскадного скруббера подают сжатый воздух.
10. Способ по любому из предшествующих пп.1-9, отличающийся тем, что щелочную жидкость подают рециклом в виде щелочной отходящей жидкости с других процессов.

- 3 032440
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что щелочная жидкость представляет собой щелочной шлак.
12. Способ по любому из предшествующих пп.1-9, отличающийся тем, что щелочная жидкость представляет собой раствор гашеной извести в воде.
13. Способ по любому из предшествующих пп.1-9, отличающийся тем, что щелочная жидкость представляет собой щелок.