FI111608B - Flue gas cleaning process - Google Patents

Flue gas cleaning process Download PDF

Info

Publication number
FI111608B
FI111608B FI20011469A FI20011469A FI111608B FI 111608 B FI111608 B FI 111608B FI 20011469 A FI20011469 A FI 20011469A FI 20011469 A FI20011469 A FI 20011469A FI 111608 B FI111608 B FI 111608B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
fuel
boiler
flue gases
process according
furnace
Prior art date
Application number
FI20011469A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20011469A (en
FI20011469A0 (en
Inventor
Pauli Dernjatin
Marko Fabritius
Ilari Ekman
Marika Ryyppoe
Original Assignee
Fortum Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fortum Oyj filed Critical Fortum Oyj
Priority to FI20011469A priority Critical patent/FI111608B/en
Publication of FI20011469A0 publication Critical patent/FI20011469A0/en
Priority to PCT/FI2002/000602 priority patent/WO2003004136A1/en
Publication of FI20011469A publication Critical patent/FI20011469A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI111608B publication Critical patent/FI111608B/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/68Halogens or halogen compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/48Sulfur compounds
    • B01D53/50Sulfur oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/003Arrangements of devices for treating smoke or fumes for supplying chemicals to fumes, e.g. using injection devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/006Layout of treatment plant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J7/00Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00Preventing emissions
    • F23J2215/20Sulfur; Compounds thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00Intercepting solids
    • F23J2217/10Intercepting solids by filters
    • F23J2217/102Intercepting solids by filters electrostatic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Description

111608111608

Savukaasujen puhdistusprosessi Tämä keksintö kohdistuu menetelmään kaasumaisten rikkiyhdisteiden ja erityi- ( 5 sesti rikkidioksidin poistamiseksi rikkipitoisia polttoaineita polttavan kattilan savukaasuista. Menetelmää nimitetään tässä hakemuksessa Bio-LIFAC -prosessiksi, ja se soveltuu erityisesti voimalaitosprosessien savukaasujen puhdistukseen.The present invention relates to a process for the removal of gaseous sulfur compounds and, in particular, sulfur dioxide from the flue gases of a boiler for the combustion of sulfur fuels.

Ennestään on tunnettua alentaa kattilan savukaasujen rikkidioksidipitoisuutta 10 syöttämällä kattilan polttotilaan kalsiumoksidia, kalsiumkarbonaattia tai jotakin muuta alkalista yhdistettä. Leiju-uunissa, jossa on lriertopeti, voidaan kalkkilisä-yksellä alentaa savukaasujen rikkidioksidipitoisuutta jopa 90 %:lla, kun kattila toimii kemiallisten reaktioiden kannalta parhaimmalla mahdollisella lämpötila-alueella, nimittäin 800-1000 °C:ssa. Näin absorboitunut rikkidioksidi poistuu kat-15 tilasta lentopölyn mukana kipsin muodossa.It is previously known to reduce the sulfur dioxide content of the boiler flue gases 10 by supplying calcium oxide, calcium carbonate or some other alkaline compound to the boiler combustion chamber. In a fluidized-bed furnace with a lriertopet, the addition of lime can reduce the sulfur dioxide content of the flue gases by up to 90% when the boiler operates at the best temperature range for chemical reactions, namely 800-1000 ° C. The sulfur dioxide thus absorbed leaves the cat-15 space with the dust in the form of gypsum.

Muissa kattiloissa, joissa on käytettävä edellä mainittua korkeampia lämpötiloja ja joissa lisäaineen viipymä on polttotapahtuman luonteesta johtuen lyhyt, on odotettavissa, että savukaasujen rikkidioksidipitoisuuden aleneminen jää olennaisesti 20 alhaisemmaksi, suuruudeltaan n. 50 %:ksi tai alle. 1In other boilers where higher temperatures are required and where the additive has a short residence time due to the nature of the combustion process, it is expected that the reduction in the sulfur dioxide content of the flue gas will be substantially lower, to about 50% or less. 1

Toisaalta on tunnettua, että savukaasujen rikkidioksidipitoisuutta voidaan alentaa erilaisilla kattilan ulkopuolisilla absorptiomenetelmillä. Eräs tällainen sinänsä tunnettu menetelmä on nk. spray-menetelmä, jossa kattilasta tulevat savukaasut 25 johdetaan erilliseen reaktoriin, johon erityisten suuttimien läpi suihkutetaan pieninä pisaroina kalsiumhydroksidin vesilietettä. Reaktori on tyypillisesti suurehko ..· astia, jossa savukaasujen nopeuden annetaan laskea ja vesilietettä suihkutetaan astian yläosasta alaspäin.On the other hand, it is known that the sulfur dioxide content of the flue gases can be reduced by various off-boiler absorption methods. One such method known per se is the so-called spray method, in which the flue gases from the boiler are introduced into a separate reactor, into which a small amount of calcium hydroxide aqueous slurry is sprayed through special nozzles. The reactor is typically a larger one. · A vessel where the flue gas velocity is allowed to fall and water slurry is sprayed downward from the top of the vessel.

! 30 Tunnettua on myös ollut syöttää kattilan polttotilaan rikkipitoisen poltettavan aineen ja happipitoisen kaasun lisäksi jauhemaista kalsium- tai magnesiumhydroksidia yli- 111608 2 määrin polttotilassa syntyvään rikkidioksidikaasuun nähden. Vettä tai höyryä suihkutetaan erikseen näin saatuihin kalsium- tai magnesiumoksidipitoisiin savukaasui-hin polttotilasta erillisessä vaiheessa. Vaihtoehtoisesti on jauhemaista hydroksidia syötetty suoraan kattilasta tuleviin savukaasuihin joko savukaasukanavassa tai sitä t 5 seuraavassa reaktorissa, jossa hydroksidi aktivoidaan vedellä tai höyryllä. Tällaiset tunnetut menetelmät on selostettu esim. patenttihakemuksessa FI851623.! It has also been known to supply to the boiler combustion chamber, in addition to the sulfur-containing combustible material and the oxygen-containing gas, powdered calcium or magnesium hydroxide in excess of the sulfur dioxide gas produced in the combustion chamber. Water or steam is injected separately into the calcium or magnesium oxide-containing flue gases thus obtained in a separate phase from the combustion chamber. Alternatively, the powdered hydroxide is fed directly to the flue gases from the boiler either in the flue gas duct or in a subsequent reactor where the hydroxide is activated with water or steam. Such known methods are described, for example, in patent application FI851623.

On kaksi tunnettua tapaa poistaa SO2 savukaasuista käyttäen hyväksi kalkkikivi-injektiota. Ensimmäinen tapa on käyttää ainoastaan kalkkikivi-injektiota kattilaan.There are two known ways to remove SO2 from flue gases by utilizing limestone injection. The first way is to use only a limestone injection into the kettle.

10 Käyttämällä CaC03 -inj ektiota tapahtuu tulipesässä seuraavat kemialliset reaktiot:10 The following chemical reactions occur in the furnace using CaC03 injection:

CaC03 ->CaO + C02 CaO + SO2 + 1/2 02 -> CaS04 15 Toinen tapa on esim. FI 851623:stä tunnettu LEFAC-prosessi, jossa kalkki-injektion lisäksi savukaasuihin suihkutetaan vettä kostutuskammiossa tai aktivointire-aktorissa, jotta saadaan S02 reaktioita tehostettua. Kostutuskammiossa tapahtuvat seuraavat reaktiot: 20 CaO + H20 -> Ca(OH)2CaCO3 -> CaO + C02 CaO + SO2 + 1/2 02 -> CaSO4 15 Another way is, for example, the LEFAC process known from FI 851623, in which, in addition to lime injection, water is injected into the flue gases in a humidification chamber or activation reactor. enhanced. The following reactions take place in the wetting chamber: 20 CaO + H 2 O → Ca (OH) 2

Ca(OH)2 + SO2 -> CaS03+ H20 CaS03 + /402 CaS04Ca (OH) 2 + SO 2 -> CaSO 3 + H 2 O CaSO 3 + / 402 CaSO 4

Keksinnölle on tunnusomaista, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.The invention is characterized in what is stated in the claims.

2525

Normaalisti tavanomaisessa LIFAC-prosessissa CaC03 -injektio tulipesään kuuluu • 1 ' olennaisena piirteenä prosessiin, jotta saavutetaan riittävä Ca/S moolisuhde (noin 2,5). Nyt on kuitenkin havaittu, että tietyillä edellytyksillä ei tarvita CaC03:n lisäinjektiota S02:n pidätykseen, vaan S02-pidätys voi tapahtua pelkästään 3 0 kostutuskammiota käyttämällä. Keksinnössä on siten havaittu, että CaC03 -inj ektiota ei tarvita, jos polttoaine sinänsä sisältää riittävästi alkali- tai maa-alkalimetalleja, 3 111608 kuten Na, Ca, K, ja jos palamislämpötila tulipesässä on sopiva (alueella 800 °C -1350 °C). Näin ollen kaikki prosessissa käytetty Ca, K ja Na on polttoaineesta peräisin. Mainituissa olosuhteissa S02:n pidätys on mahdollista ja riittävän ; tehokasta kostutuskammiossa.Normally, in a conventional LIFAC process, injection of CaCO 3 into the furnace is an essential feature of the process to achieve a sufficient Ca / S molar ratio (about 2.5). However, it has now been found that, under certain conditions, additional injection of CaCO 3 is not required to retain SO 2, but SO 2 can be achieved by simply using a humidification chamber. Thus, it has been found in the invention that CaCO3 injection is not required if the fuel itself contains sufficient alkali or alkaline earth metals, such as Na, Ca, K, and if the combustion temperature in the furnace is suitable (in the range 800 ° C to 1350 ° C). . Thus, all of the Ca, K and Na used in the process are fuel derived. Under these conditions, the capture of SO 2 is possible and sufficient; effective in the humidification chamber.

55

Prosessissa saavutetaan myös kloorin poisto (HC1), joka on helposti poistettavissa alkali- ja maa-alkalimetallien kanssa alemmissa lämpötiloissa (< 150°C). Kloori poistuu ainoastaan vähäisessä määrin kalkkikivi-injektiossa tulipesään.The process also achieves chlorine removal (HCl) which is readily removable with alkali and alkaline earth metals at lower temperatures (<150 ° C). Chlorine is only slightly removed by injection of limestone into the furnace.

10 Keksintöä selostetaan seuraavassa viittaamalla oheen liitettyyn kuvioon 1. Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukainen laitteisto kattilan yhteydessä. Kattila 10 liittyy esimerkiksi tavanomaiseen höyryvoimaprosessiin, jossa poltetaan polttoainetta, höyrystetään kattilan syöttövettä ja johdetaan höyry höyryturbiinille, joka pyörittää edelleen sähkögeneraattoria sähkön tuottamiseksi. Kattila 10 voi toimia myös 15 sinällään esimerkiksi kaukolämpöveden lämmittämiseen tai höyryn tuottamiseen teollisuuskäyttöön. Näin ollen kattilan 10 käyttötarkoitusta ei tässä ole rajoitettu. Kuvion 1 mukaan johdetaan polttoaine M kattilan 10 tulipesään 11, jossa palamislämpötila on alueella 800 °C - 1350 °C. Näin ollen palamislämpötila on tietyllä tarkalla alueella. Lisäksi käytetään polttoainetta M, joka sisältää alkali- tai maa-alkali-20 metallej a seuraavassa stökiometrisessa moolisuhteessa (Ca + 2K + 2Na) / (S + 2C1) > 0,5.The invention will now be described with reference to Figure 1 attached. Figure 1 shows an apparatus according to the invention in connection with a boiler. Boiler 10 is associated, for example, with a conventional steam power process in which the fuel is burned, the boiler feed water is vaporized and the steam is supplied to a steam turbine, which further rotates the electric generator to generate electricity. The boiler 10 may also function as such for heating district heating water or producing steam for industrial use. Thus, the use of boiler 10 is not limited here. According to Figure 1, fuel M is introduced into the furnace 11 of the boiler 10 where the combustion temperature is in the range of 800 ° C to 1350 ° C. Thus, the combustion temperature is within a specific range. In addition, fuel M is used which contains alkali or alkaline earth metals at the following stoichiometric molar ratio (Ca + 2K + 2Na) / (S + 2Cl)> 0.5.

Savukaasut johdetaan edelleen kostutuskammioon 13 kanavan 12 kautta. Vettä 25 suihkutetaan suutinputkesta 14 kostutuskammion 13 sisälle. Kostutuskammiosta 13 ,, savukaasut johdetaan edelleen sähkösuodattimien 15 kautta savupiippuun 16. Olen- naista on, että kaikki suihkutettu vesi haihdutetaan savukaasun omalla lämmöllä. Polttoaineena M voi olla esim. turve, biomassa, ruskohiili tai jäteperäinen polttoaine.The flue gases are further introduced into the humidification chamber 13 via a conduit 12. Water 25 is sprayed from the nozzle tube 14 into the humidification chamber 13. From the humidifying chamber 13, the flue gases are further directed through the electric filters 15 to the chimney 16. It is essential that all the water sprayed is evaporated by the flue gas's own heat. The fuel M can be, for example, peat, biomass, lignite or waste fuel.

30 4 11160830 4 111608

Keksinnön pääedellytykset ovat siten seuraavat: f 1) Poltettavalta polttoaineelta vaaditaan tiettyä koostumusta; stökiometrinen moo-lisuhde tulee olla (Ca + 2K + 2Na) / (S + 2C1) > 0,5.Thus, the main conditions of the invention are as follows: f 1) A particular composition is required for the fuel to be burned; the stoichiometric molar ratio should be (Ca + 2K + 2Na) / (S + 2Cl)> 0.5.

5 2) Palamislämpötila tulipesässä tulee olla alueella 800 - 1350°C.2) The combustion temperature in the furnace should be in the range 800 - 1350 ° C.

Menetelmässä suihkutetaan vettä savukaasuihin tulipesän 11 jälkeen erillisessä kos-tutusreaktorissa 13, polttoaineen sisältämien alkali- tai maa-alkalimetallioksidien 10 muuttamiseksi hydroksideiksi, jotka reagoivat edelleen rikkidioksidin tai kloorin kanssa.The method involves spraying water into the flue gases after the furnace 11 in a separate humidification reactor 13 to convert the alkali or alkaline earth metal oxides 10 contained in the fuel into hydroxides which further react with sulfur dioxide or chlorine.

Kostutuskammiossa 13 tapahtuvat seuraavat pääreaktiot: 15 CaO + H20 -> Ca(OH)2The main reactions in the wetting chamber 13 are as follows: 15 CaO + H 2 O → Ca (OH) 2

Ca(OH)2 + S02 -> CaS03 + H20 CaS03 + V2O2 -> CaS04 Ca(OH)2 + 2 HC1-> CaCl2 + 2 H20 20 Prosessin selostus ja vaatimukset prosessilleCa (OH) 2 + S02 -> CaS03 + H20 CaS03 + V2O2 -> CaSO4 Ca (OH) 2 + 2 HCl -> CaCl2 + 2 H2O 20 Process description and process requirements

Bio-LIFAC -prosessi on sopiva polttoaineille, jotka käsittävät riittävästi alkali- tai maa-alkalimetalleja itsessään. Tällaisia polttoaineita ovat ruskohiili, turve ja biopolttoaineet. Ensimmäinen vaatimus on, että polttoaine itsessään sisältää alkali-25 tai maa-alkalimetalleja seuraavassa moolisuhteessa: (Ca + 2K + 2Na) / (S + 2C1) > 0,5.The Bio-LIFAC process is suitable for fuels that contain enough alkali or alkaline earth metals per se. Such fuels include lignite, peat and biofuels. The first requirement is that the fuel itself contains alkali-25 or alkaline-earth metals in the following molar ratio: (Ca + 2K + 2Na) / (S + 2Cl)> 0.5.

Turvevoimaloissa moolisuhde on tyypillisesti luokkaa 2,5, johtuen alkali- ja maa-30 alkalimetallien luonnollisesta esiintymisestä polttoaineessa.Peat power plants typically have a molar ratio of about 2.5 due to the natural presence of alkali and alkaline earth metals in the fuel.

5 1116085,111,608

Seuraava vaatimus Bio-LIFAC -prosessille on alhainen polttolämpötila. Bio-LI-FAC -prosessille vaadittu lämpötilaikkuna on alueella 800°C - 1350°C. Näissä lämpötiloissa alkalit vapautuvat oksideina tulipesässä. Oksidien ja rikkidioksidien viipymisaika on hyvin lyhyt erityisesti turve- ja biopolttoainetta käyttävissä 5 voimaloissa. Syy tähän on todennäköisesti näiden polttoaineiden pitkä palamisaika tulipesässä, jolloin oksidit ja dioksidit esiintyvät ainoastaan tulipesän yläosissa, ja niillä on ainoastaan lyhyt aika reagoida oikeassa lämpötilaikkunassa.The next requirement for the Bio-LIFAC process is the low combustion temperature. The required temperature window for the Bio-LI-FAC process is in the range of 800 ° C to 1350 ° C. At these temperatures, alkali is released as oxides in the furnace. The residence time of oxides and sulfur dioxide is very short, especially in power plants using peat and biofuel. The reason for this is probably the long combustion time of these fuels in the furnace, whereby the oxides and dioxins are only present in the upper parts of the furnace and have only a short time to react in the correct temperature window.

Loput polttoaineeseen sitoutuneista alkaleista, jotka ovat vapautuneet tulipesässä 10 oksideiksi, poistuvat savukaasujen mukana tulipesästä ja siirtyvät kostu-tusreaktoriin.The remainder of the fuel-bound alkali released into the furnace 10 as oxides is removed by the flue gases from the furnace and transferred to the humidification reactor.

Jos lämpötila uunissa on korkeampi kuin 1350°C, on riski alkalioksidien sintrau-tumisesta tai palamisesta (dead burning). Siinä tapauksessa, että tapahtuu CaO:n 15 sintrautumista, S02-pidätys tulee tehottomaksi sekä tulipesässä että kostutusreakto-rissa.If the temperature in the furnace is higher than 1350 ° C, there is a risk of alkali oxide sintering or dead burning. In the case of CaO sintering, the SO 2 retention becomes ineffective in both the furnace and the humidification reactor.

Johtuen nimenomaan CaO:n sintrautumisominaisuudesta suuremmissa lämpötiloissa, on Bio-LIFAC -prosessi sopiva alemman lämpötilan polttoprosesseille ja 20 kattiloille, joissa polttolämpötila on edellä mainitun ikkunan sisällä. Tällaisia poltto-prosesseja ovat esimerkiksi leijukerroskattilapoltto (Bubbling Fluidized Bed (BFB) -boilers) ja kiertopölykattila-poltto (Circulating Fluidized Bed (CFB) -boilers) ja rus-kohiilikattilat.Specifically, due to the sintering property of CaO at higher temperatures, the Bio-LIFAC process is suitable for lower temperature incineration processes and boilers where the combustion temperature is within the above window. Such combustion processes include, for example, Bubbling Fluidized Bed (BFB) Boilers and Circulating Fluidized Bed (CFB) Boilers and Rus Carbon Boilers.

25 Yksittäistä polttoainepartikkelia tarkastaessa tapahtuu seuraavaa:25 When inspecting a single fuel particle, the following occurs:

Polttoainepartikkelin tullessa tulipesään se ensin kuivuu eli kosteus haihtuu ja pyrolysoituu eli haihtuvat aineet poistuvat. Tällöin polttoainepartikkeliin jää kiinteä hiili ja tuhka. Lämpötilasta ja ilmajaosta riippuen haihtuvat aineet ja kiinteä 30 hiili osittain palaa, osittain kaasuuntuu leiju-/kantoilman avulla. Polttoaineessa oleva rikki muuttuu tässä vaiheessa pääosin rikkivedyksi (H2S).When a fuel particle enters the furnace, it first dries, i.e. the moisture evaporates and pyrolyses, i.e. the volatiles are removed. This leaves solid carbon and ash in the fuel particle. Depending on temperature and air distribution, volatiles and solid carbon 30 are partially burned, partially gasified by fluidized / carrier air. At this stage, the sulfur in the fuel is mainly converted to hydrogen sulphide (H2S).

6 1116086 111608

Kiinteän hiilen ja haihtuvien aineiden loppuun palaminen tapahtuu tulipesässä sekundääri- ja tertiääri-ilmojen avulla. Loppuunpalamisen aikana rikkivety hapettuu rikin oksideiksi (SO2 ja SO3).The combustion of solid carbon and volatiles occurs in the furnace through secondary and tertiary atmospheres. During combustion, hydrogen sulfide is oxidized to sulfur oxides (SO2 and SO3).

55

Polttoaineen tuhkassa olevan kalsiumkarbonaatin (CaCOs) kalsinoiminen oksidiksi (CaO) tapahtuu, kun tuhkapartikkelin lämpötila nousee yli 800°C. Sen sijaan tuhkassa oleva Na ja K muodostavat natriumkarbonaatteja ja kaliumkarbonaatteja (Na2CC>3 ja K2CO3), jotka eivät kalsinoidu.Calcination of calcium carbonate (CaCOs) in fuel ash to oxide (CaO) occurs when the temperature of the ash particle rises above 800 ° C. Instead, Na and K in the ash form sodium carbonates and potassium carbonates (Na 2 CO 3 and K 2 CO 3) which do not calculate.

1010

Natrium- ja kaliumkarbonaatit reagoivat rikin oksidien kanssa tulipesän yläosassa muodostaen kaliumsulfaatteja ja natriumsulfaatteja (K2SO4 ja Na2S04). Kalsiumok-sidi reagoi osittain rikin oksidien kanssa tulipesän yläosassa muodostaen kalsiumsulfaattia (CaSC>4).Sodium and potassium carbonates react with sulfur oxides in the upper part of the furnace to form potassium sulphates and sodium sulphates (K2SO4 and Na2SO4). The calcium oxide reacts partially with sulfur oxides in the upper part of the furnace to form calcium sulfate (CaSO 4).

1515

AktivointireaktoriThe activation reactor

Aktivointireaktori tai kostutussäiliö on Bio-LIFAC -prosessin yksi olennainen osa. Vettä suihkutetaan savukaasuihin kostutuskammiossa. Savukaasun sisältämät alkali-20 oksidit reagoivat nopeasti j a kostutuskammiossa 13 tapahtuvat seuraavat reaktiot:The activation reactor or wetting tank is an essential part of the Bio-LIFAC process. Water is sprayed into the flue gases in a humidification chamber. The alkali oxides contained in the flue gas react rapidly and the following reactions occur in the humidification chamber 13:

Ca0 + H20->Ca(0H)2 Ca(OH)2 + S02 -> CaS03 + H20 CaSOa+V^ -> CaS04 25Ca0 + H20-> Ca (0H) 2 Ca (OH) 2 + SO2 -> CaSO3 + H20 CaSOa + V ^ -> CaSO4

Mitä korkeampi savukaasussa on kosteuspitoisuus sen jättäessä reaktorin, sitä tehok-·· kaampi on rikkidioksidin pidätys. Se vesimäärä, joka suihkutetaan, haihtuu reakto rissa ja lopputuote erotetaan kiinteässä faasissa yhdessä lentotuhkan kanssa, kuten on asianlaita alkuperäisessä LIFAC-prosessissa.The higher the moisture content of the flue gas when it leaves the reactor, the more effective the trap is to retain sulfur dioxide. The amount of water that is sprayed evaporates in the reactor and the final product is separated in the solid phase together with the fly ash, as is the case in the original LIFAC process.

30 7 11160830 7 111608

Rikkidioksidin pidätyksen lisäksi kaasumainen kloori poistuu alemmassa lämpötilassa (< 150°C) seuraavan kaavan mukaisesti:In addition to the capture of sulfur dioxide, the gaseous chlorine is removed at a lower temperature (<150 ° C) according to the following formula:

Ca(OH)2 + 2 HC1-> CaCl2 + 2 H20 5 Tästä on seurauksena se, että S02-päästöjen lisäksi saadaan savukaasuista pois myös HCl-päästöt kostutusreaktorin avulla ilman mitään lisäaineinjektioita.Ca (OH) 2 + 2 HCl-> CaCl2 + 2 H2O 5 As a result, in addition to SO2 emissions, HCl emissions are also removed from the flue gases by means of a humidification reactor without any additive injections.

Seuraavassa on esitetty testituloksia, jotka on saavutettu Rauhalahden voimalaitok-10 sella.The test results obtained with the Rauhalahti power plant 10 are presented below.

Rauhalahden voimalaitoksessa suoritettiin seuraava testiajo. Polttoaineena ollut turve käsitti seuraavan polttoainekoostumuksen: Ca 0.46 p-%, Na 0.02 p-% ja K 0.03 p-%. Koeajossa kalsium (Ca) oli pääalkaliaine ja moolisuhde Ca/S polttoaineessa oli 2.6 15 ja Ca/Cl2 moolisuhde oli 5.1.The following test run was performed at the Rauhalahti power plant. The fuel peat contained the following fuel composition: Ca 0.46 wt%, Na 0.02 wt% and K 0.03 wt%. In the test run, calcium (Ca) was the main element and the molar ratio Ca / S in the fuel was 2.615 and the Ca / Cl2 molar ratio was 5.1.

Polttoaineena oli turve, jonka rikkipitoisuus oli 0.14 p-% kuivana ja kyseinen polttoaine oli poltettu 295 MW BFB -kattilassa. Savukaasusta oli otettu sivuvirta 1000 nm /h koekostutusreaktoriin. Polttoaineen Cl-pitoisuus polttoaineessa kuivana oli 20 0.04 %.The fuel was peat with a sulfur content of 0.14% by weight in the dry state and the fuel was burned in a 295 MW BFB boiler. The flue gas had been flushed to a 1000 nm / h test humidification reactor. The Cl content of the fuel in the fuel when dry was 20 0.04%.

TestituloksetTest results

Ca/S 2,6Ca / S 2.6

Reaktorin sisääntulolämpötila_143 °CReactor Inlet Temperature_143 ° C

Reaktorin ulostulolämpötila_12__°C_ .. S02 sisääntulo__105 ppm, kuiva, 6 % 02 S02 ulostulo__7_ppm, kuiva, 6 % 02Reactor outlet temperature_12__ ° C_ .. SO2 input__105 ppm, dry, 6% 02 SO2 outlet__7_ppm, dry, 6% 02

Cl sisääntulo__31.4 mg/nmJ, kuivaCl Input 331.4 mg / nmJ, dry

Cl ulostulo__52_mg/nnri, kuiva ~ ( Reaktorin jälkeen poistettu S02 94 % kokonaismäärästä___Cl outlet__52_mg / nnri dry ~ (S02 removed after reactor 94% of total ___

Reaktorin jälkeen poistettu Cl 83 % kokonaismäärästä___ 8 111608 Näin ollen koeajossa melkein kaikki SC^sta on poistettu savukaasuista kostutusre-aktorin jälkeen. Koe osoittaa, että polttoaineesta peräisin oleva Ca on huomattavasti reaktiivisempaa kuin kalkkikivi-injektiosta peräisin oleva Ca. Yllämainitulla moo-5 lisuhteella 2,6 saataisiin kalkkikivi-injektiolla kostutusreaktorissa alle 70% rikinpi-dätys, ja kun otetaan injektion rikinpidätys huomioon olisi kokonaisrikinpidätys alle 80 % tyypillisesti. Nythän rikinpidätys oli yli 90 %.Cl removed after reactor 83% of total ___ 8 111608 Thus, during test run, almost all SC 2 has been removed from the flue gases after the wetting reactor. The experiment shows that fuel derived Ca is significantly more reactive than limestone injection Ca. With the aforementioned mo-5 ratio of 2.6, limestone injection in a humidification reactor would yield less than 70% sulfur retention, and, given the sulfur retention of the injection, total sulfur retention would typically be less than 80%. Now the sulfur retention was over 90%.

Bio-LIFAC-prosessin etuja ovat seuraavat: 10 1) Johtuen sopivasta polttoaineen alkali- ja maa-alkalipitoisuudesta CaCC>3 -injektio ei ole tarpeen eikä mitään muutakaan absorboivan aineen injektiota tulipesään tarvita. Tästä on seurauksena monia etuja: 15 - ei ole CaCC>3 -injektiosta tai muista absorboivan aineen injektioista aiheutuvia kustannuksia (vrt. tunnetut menetelmät), - vähemmän ongelmia savukaasukanavien likaantumisen ja tukkeutumisen suhteen; ylimääräinen CaCC>3 -injektio saattaa tukkia esimerkiksi ilman esilämmittimet.The advantages of the Bio-LIFAC process are as follows: 1) Due to the appropriate alkaline and alkaline content of the fuel, injection of CaCC3 is not necessary and no other injection of absorbent material into the furnace is required. This has many benefits: - no cost of injection of CaCC3 or other absorbent agent (cf. known methods), - less problems with fouling and clogging of flue gas ducts; an additional injection of CaCC> 3 may clog the air preheaters, for example.

20 2) Yksinkertainen Bio-LIFAC -prosessi on sopiva alhaisessa lämpötilassa tapahtu- « valle poltolle, jollainen asianlaita on normaalisti esimerkiksi turpeen, ruskohiilen, biomassan ja jäteperäisen polttoaineen poltossa johtuen polttoteknologiasta ja/tai polttoaineen alhaisesta lämpöarvosta. Samanaikaisesti nämä polttoaineet usein 25 sisältävät riittävästi alkali- ja maa-alkalimetalleja. Näin ollen Bio-LEFAC -prosessia voidaan käyttää hyvin tietyissä prosesseissa.20 2) A simple Bio-LIFAC process is suitable for low-temperature combustion, such as is typically the case for peat, lignite, biomass and waste fuel, due to combustion technology and / or low calorific value of the fuel. At the same time, these fuels often contain enough alkali and alkaline earth metals. Thus, the Bio-LEFAC process can be used well in certain processes.

• · 3) Keksintöä ja sen teknologiaa voidaan hyödyntää edullisesti täyttämään kiristyneet päästöstandardit, joita on odotettavissa EU-alueella ja sen ulkopuolella.• · 3) The invention and its technology can be advantageously utilized to meet the stringent emission standards expected within and outside the EU.

30 Nykyisellään saavutetaan vain kohtuullinen (alle 50%) SCVpidätys pelkällä kalkkikiven injektiolla tulipesään. Tämä aiheutuu siitä, että partikkeleilla on liian 9 111608 lyhyt viipymäaika oikeassa lämpötilaikkunassa tulipesässä. Jos S02:n päästöraja 200 mg/hm3 tulee voimaan, kalkkikiven injektio yksin ei ole riittävä ja märkä rikinpoisto aiheuttaisi voimalaitosprosessissa lisäkustannuksia. Koska kostutusreaktorisysteemin kustannukset ovat alhaiset, olisi Bio-LIFAC -5 prosessi yksi parhaiten hyödynnettävissä olevista tekniikoista alhaisiin pääs-töarvoihin pyrittäessä.At present, only moderate (less than 50%) SCV retention is achieved by mere injection of limestone into the furnace. This is because the particles have an excessively short residence time of 9,111,608 in the correct temperature window in the furnace. If the SO2 emission limit of 200 mg / hm3 comes into force, limestone injection alone will not be sufficient and wet desulphurisation would cause additional costs in the power plant process. Due to the low cost of the humidification reactor system, the Bio-LIFAC-5 process would be one of the best available techniques for achieving low emission values.

4) Prosessissa saavutetaan myös kloorin poisto (HC1), joka on helposti poistettavissa alkali- ja maa-alkalimetallien kanssa alemmissa lämpötiloissa (< 150°C). 10 Kloori poistuu ainoastaan vähäisessä määrin kalkkikivi-injektiossa tulipesään. 1 · -4) The process also achieves chlorine removal (HCl), which is easily removed with alkali and alkaline earth metals at lower temperatures (<150 ° C). 10 Chlorine is only slightly eliminated by limestone injection into the furnace. 1 · -

Claims (6)

1. Process för rening av rökgaser, varvid ett bränsle (M) förbränns i en eldstad (11) i en panna (10) och rökgasema leds ut frän pannan (10) genom en kanal 5 (12) tili en fuktningskammare (13) och vidare ut genom en skorsten (16), kännetecknad därav, att - bränslet (M) som förbränns har följande molförhällande (Ca+2K+2Na) / (S+2C1)>0,5 - allt i processen använt Ca, K och Na härstammar frän bränslet 10. bränslet (M) förbränns i eldstaden (11) i pannan (10) inom temperatur- omrädet 800°C-1350°C - rökgasema leds efter pannan genom kanalen (12) tili fuktningskammaren (13), in i vilken sprutas vatten genom ett munstycksrör (14) eller motsvarande. 15A process for purifying flue gases, wherein a fuel (M) is burned in a fireplace (11) in a boiler (10) and the flue gases are discharged from the boiler (10) through a duct 5 (12) into a humidification chamber (13) and further out through a chimney (16), characterized in that - the fuel (M) burned has the following molar ratio (Ca + 2K + 2Na) / (S + 2C1)> 0.5 - everything Ca, K and Na used in the process originates from the fuel 10. the fuel (M) is burned in the fireplace (11) in the boiler (10) within the temperature range 800 ° C-1350 ° C - the flue gases are conducted after the boiler through the duct (12) into the humidification chamber (13) into which water is sprayed through a nozzle tube (14) or equivalent. 15 2. Process enligt patentkravet 1, kännetecknad därav, att kvarhällningen av svavel är >90% resp. kvarhällningen av HC1 är >80%, när Ca/S molför-hällandet är >2 och Ca/Cl2 molförhällandet är >5.Process according to Claim 1, characterized in that the retention of sulfur is> 90% resp. the retention of HCl is> 80% when the Ca / S molar ratio is> 2 and the Ca / Cl 2 molar ratio is> 5. 3. Process enligt patentkravet 1, kännetecknad därav, att följande reaktioner sker i fuktningskammaren (13): CaO+H20 -> Ca(OH)2 Ca(0H)2+S02 -> CaS03 + H20 CaS03+1/202 -> CaS04 25Process according to Claim 1, characterized in that the following reactions take place in the wetting chamber (13): CaO + H2O -> Ca (OH) 2 Ca (OH) 2 + SO2 -> CaSO3 + H2O CaSO3 + 1/202 -> CaSO4 25 4. Process enligt patentkravet 1, kännetecknad därav, att följande reaktion sker i . ‘ fuktningskammaren (13): Ca(OH)2+2HCl -> CaCl2+2H20 111608Process according to claim 1, characterized in that the following reaction takes place. The wetting chamber (13): Ca (OH) 2 + 2HCl -> CaCl2 + 2H20 111608 5. Process enligt nägot av de foregäende patentkraven, kännetecknad därav, att vatten sprutas in i fuktningskammaren (13) i den grad, att allt vatten avdunstar genom rökgasemas eget värme.Process according to any of the preceding claims, characterized in that water is injected into the humidification chamber (13) to the extent that all water evaporates through the flue gas's own heat. 6. Process enligt nägot av de foregäende patentkraven, kännetecknad därav, att bränslet (M) är torv, brunkol, biomassa eller avfallshaltigt bränsle. ψ* > , ·Process according to any of the preceding claims, characterized in that the fuel (M) is peat, lignite, biomass or waste-containing fuel. ψ *>, ·
FI20011469A 2001-07-05 2001-07-05 Flue gas cleaning process FI111608B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20011469A FI111608B (en) 2001-07-05 2001-07-05 Flue gas cleaning process
PCT/FI2002/000602 WO2003004136A1 (en) 2001-07-05 2002-07-03 Flue gas purification process

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20011469 2001-07-05
FI20011469A FI111608B (en) 2001-07-05 2001-07-05 Flue gas cleaning process

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20011469A0 FI20011469A0 (en) 2001-07-05
FI20011469A FI20011469A (en) 2003-01-06
FI111608B true FI111608B (en) 2003-08-29

Family

ID=8561594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20011469A FI111608B (en) 2001-07-05 2001-07-05 Flue gas cleaning process

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI111608B (en)
WO (1) WO2003004136A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101596398B (en) * 2009-05-08 2012-05-23 朱学智 Re-devulcanization method based on circulating fluidized bed boiler flue

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5343966B2 (en) * 1974-03-04 1978-11-24
JPS5319307A (en) * 1976-08-07 1978-02-22 Daihatsu Motor Co Ltd Method of removing sulfur oxide in exhast gas of internal combustion engine
DE3234315A1 (en) * 1982-09-16 1984-03-22 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Process for reducing sulphur emission
FI78846B (en) * 1985-04-24 1989-06-30 Tampella Oy Ab FOERFARANDE FOER AVLAEGSNANDE AV GASFORMIGA SVAVELFOERENINGAR OCH SVAVELDIOXID UR ROEKGASER I EN PANNA.
SE460362B (en) * 1988-05-31 1989-10-02 Nycol Ab Prodn. of dry coal powder fuel
GB2321906A (en) * 1997-02-07 1998-08-12 Ethyl Petroleum Additives Ltd Fuel additive for reducing engine emissions
DE19818536C2 (en) * 1998-04-24 2002-04-11 Daimler Chrysler Ag Process for the neutralization of sulfur dioxide and / or sulfur trioxide in exhaust gases

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003004136A1 (en) 2003-01-16
FI20011469A (en) 2003-01-06
FI20011469A0 (en) 2001-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20130213280A9 (en) Methods and systems for reducing carbon dioxide emissions
CN101797470B (en) Method for circularly trapping SO2 and CO2 by using calcium-based absorbent
US9192889B2 (en) Bottom ash injection for enhancing spray dryer absorber performance
CA2849749C (en) Dry sorbent injection during non-steady state conditions in dry scrubber
US20130156664A1 (en) Dry sorbent injection during steady-state conditions in dry scrubber
US7998446B2 (en) Flue gas desulfurization process utilizing hydrogen peroxide
De las Obras-Loscertales et al. Sulfur retention in an oxy-fuel bubbling fluidized bed combustor: Effect of coal rank, type of sorbent and O2/CO2 ratio
EP1399695B1 (en) Flue gas purification device for an incinerator
TWI795750B (en) Apparatus and method for combustion exhaust gas purification
CS274270B2 (en) Method of sulphur dioxide removal from fue gases
EP2571601B1 (en) Method of capturing sulfur oxides from the flue gas of an oxyfuel combustion cfb boiler
CN1710332A (en) Deep-desulfurizing method and apparatus for circulating fluidized bed
FI111608B (en) Flue gas cleaning process
CN114432853B (en) Energy storage, desulfurization and carbon capture integrated device and method and application
KR100934551B1 (en) How to remove sulfur oxides and carbon dioxide
JPS6251645B2 (en)
CS274269B2 (en) Method of sulphur dioxide removal from fue gases
FI78845B (en) FOERFARANDE FOER AVLAEGSNANDE AV GASFORMIGA SVAVELFOERENINGAR, SAOSOM SVAVELDIOXID FRAON ROEKGASERNA FRAON EN PANNA.
Elseviers et al. Thermodynamic simulations of lignite-fired IGCC with in situ desulfurization and CO2 capture
Siagi et al. An overview of SO2 emissions reduction techniques
JP3233628B2 (en) Gasification power plant
Vernon Control of sulphur emissions from coal combustion
FI81970B (en) Method and installation for removal of sulfur from flue gases from a power plant using solid fuel
Kant Post combustion SOx mitigation in Thermal Power Stations
JPH01270926A (en) Flue gas desulfurizer by dry process using fly ash containing lime at high concentration

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: POCOTEC POLLUTION CONTROL TECHNOLOGIES OY

Free format text: POCOTEC POLLUTION CONTROL TECHNOLOGIES OY

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: SIRIUS ENGINEERS OY

Free format text: SIRIUS ENGINEERS OY

MM Patent lapsed