FI113249B - Menetelmä jätteenpolttolaitoksen pakokaasujen puhdistamiseksi - Google Patents

Description

113249

Menetelmä jätteenpolttolaitoksen pakokaasujen puhdistamiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää jätteenpolttolai-5 toksen pakokaasujen puhdistamiseksi käyttämällä kuivaa tai näennäiskuivaa sorptiota lisäämällä peruslisäaineita, jotka sisältävät kalsiumia happoepäpuhtauksien erottamiseksi pois poistokaasusta muodostamalla ei liian kosteaa reaktiotuotetta, joka sisältää kalsiumkloridia. Erityi-10 sesti tämä keksintö koskee savukaasujen puhdistusmenetelmiä kuivalle lopputuotteelle suoraan savukaasuvirrasta (kuivamenetelmä, näennäiskuivamenetelmä, spraysorptiomene-telmä, katso A. Kristensen et ai., "Spriihtrockenabsorption zur Abgasreinigung nach Mullverbrennungsanlagen", teokses-15 sa "Technik, Wirtschaft, Umweltschutz", Voi. 7, sivut 737 - 767, 1983, EF-Verlag fur Umwelttechnik, toimittaja Prof. Dr.-Ing. Karl J. Thome-Kozmiensky, Berliini).

Jätteen poltosta tulevien savukaasujen kuivassa ja näennäiskuivassa puhdistuksessa emäksisillä lisäaineilla, 20 jotka sisältävät kalsiumia, esim. kalsiumhydroksidijauheella tai pulverisoidulla kalkkimaidolla, muodostuu yh- . . dessä HCl:n kanssa hygroskooppista CaCl2:a. Prosessilämpö- • · · .* ; tilojen ollessa liian matalia tulee tämä CaCl2 nopeasti • * · [· ylikosteaksi ja alkaa kastua, mikä saattaa johtaa kakun < · » ·’ *' 25 muodostumiseen tai jopa toiminnan pysähdyksiin.

Jätteenpolttolaitosten savukaasujen käsittelyssä • · · • V käyttäen kalkkikiveä valitaan sen vuoksi niin korkea pois- « · · : : tokaasun loppulämpötila, samalla tavoin kuin CaCl2:n spraykuivauksessa, että hydraattivesipitoisuus pysyy sel-30 västi kuivan ja kostean CaCl2:n kyllästyskynnyksen alapuo-

IMI

lella. Tästä syystä edellä mainitun tyyppisiä laitoksia * · **’ käytetään normaalisti suhteellisen korkeissa loppulämpöti- ' * loissa välillä 150 - 180 °C, erityisesti tarkoituksena suojata tuotteen erottamiseen käytettyjä letkusuotimia um- : .·. 35 peutumiselta ja tukkeutumiselta johtuen liian kosteista ,···, tuotteista, sekä varmistaa tuotteiden ongelmaton käsitte- » » 2 113249 ly·

Toisaalta, tämä kuiva toimintamuoto aiheuttaa kuitenkin happamien haitallisten kaasujen HC1, HF, SO2 ja SO3 imeytyslaitosten tapauksessa lisääntyneen lisäaineen kulu-5 tuksen ja/tai näiden haitallisten kaasujen pienemmän talteenotto-osuuden. Syynä on savukaasun ja reaktiotuotteen liian alhainen kosteus, joka on ratkaiseva talteenottopro-sessille. Erityisesti S02:n ja SC>3:n kemiallinen imeytys kalkkikivellä on riippuvainen välivaiheesta, jossa muodos-10 tuu rikkihapoketta ja/tai rikkihappoa johtuen näiden happamien kaasujen reaktiosta veden kanssa.

Tällä hetkellä kovenevat vaatimukset talteenotto-osuuksille ja päästöille johtavat tavanomaisessa toimintamuodossa kuivissa ja/tai näennäiskuivissa menetelmissä 15 kalkkikiven avulla suhteellisen korkeissa lämpötiloissa, sellaiseen kalkkikiven kulutukseen, joka ei enää ole hyväksyttävissä taloudellisesti, tai päästörajoituksia ei enää voida tyydyttää lainkaan näillä teknologioilla. Lisäksi, lisättäessä lisäaineen käyttömäärää lisääntyy hä-20 vitettävän tuotteen määrä huomattavasti, suhteessa saostu-neisiin kalsiumyhdisteisiin, mikä on vastoin vaatimuksia . . jäännösaineiden minimoimisesta.

» · · • * · ,* ) Jätteenpolttolaitoksista tulevien savukaasujen

• » I

'' lämpötila vaihtelee toimintaolosuhteista riippuen välillä • 25 noin 200 - 300 °C. Aikaisempien laitosten käyttötavassa ...” savukaasun lämpötila jäähdytetään savukaasuvirrassa suih- • · · • V kuttamalla siihen vettä. Tavanomaiset lämpötilat tässä yh- : : : teydessä ovat noin 150 - 180 °C, jolloin lämpötilaa sää detään säätöpiirillä, joka säätää veden suihkutuksen va- • 30 kioarvoon tällä alueella. Tästä on seurauksena se, että .···. savukaasun kosteus on liian pieni vesihöyryn pitoisuuksil- # · * _ la alle keskimääräisen arvon 12 - 14 til-%, ja tämän tason ’ * yläpuolella se on liian kosteaa, erityisesti jätteen ol- *...· lessa sateen kastelemaa tai polttoilman kosteuden ollessa : .·. 35 korkea. Maksimaalinen vaihtelualue savukaasun kosteudella ,···, muodostaa sen vuoksi jatkuvan vaaran savukaasun puhdistus- 113249 3 menetelmissä, joiden lopputuote on kuiva, ja jotka ovat riippuvaisia kuivasta, mutta siitä huolimatta erittäin reaktiivisesta toimintamuodosta loppuerottimessa (kudos-suodatin, sähkösuodatin).

5 Niinpä julkaisussa DE 3 915 915 AI esitetään, että hyvä erotuskyky voidaan saavuttaa haitallisille happamille kaasuille puhdistuslaitoksen toimintalämpötilan alueella noin 120 - 130 °C. Mutta näissä lämpötiloissa, kuten edellä mainittiin, on aina olemassa vaara, että suodattimet 10 jotka ovat tarpeen kiintoaineen erotuksessa, tukkeentuvat.

Tämän vuoksi menetelmässä joka on kuvattu julkaisussa DE 3 915 934 AI, kemiallinen imeytys suoritetaan lämpötilassa joka on yli noin 170 °C, mutta lisäämällä pinta-ak-tiivisia aineita käytetään enemmän reagoimaan kykeneviä 15 kalsiumhydroksidilisäaineita, jolloin täten kompensoidaan korkeampien lämpötilojen ja niiden aiheuttaman pienemmän kosteuden pienentämä erotusaste.

Tämän vuoksi tämän keksinnön kohteena on tehdä saatavaksi jätteenpolttolaitosten savukaasujen puhdistus- 20 menetelmä, jota voidaan käyttää matalammissa lämpötiloissa kuin jotka ovat tavanomaisia alalla aikaisemmin, ja joka . . riippumatta savukaasujen lämpötilan ja kosteuden vaihte- • * · * ) luista takaa optimaalisen haitallisten aineiden erottu- • « · ’· ’· misasteen, ja toisaalta välttää erotusreaktion tuotteiden • · · : ·* 25 liian kosteuden ja niiden aiheuttamat haitat. Optimaalinen erotusaste saavutetaan kun savukaasuun ja sen sisältämään »· · • V lentotuhkaan ja haitallisiin aineisiin lisättävä lisäaine : : : vastaanottaa kosteuden, joka suosii kemiallista imeytystä, jolloin haitalliset aineet poistuvat mahdollisimman täy-30 dellisesti savukaasusta, ja käytetyt absorbentit käytetään erittäin hyvin hyödyksi, eli erotettu reaktiotuote sisäl- tää enää ainoastaan vähän reagoimattomia lisäaineita.

• I > ·

Ongelma on ratkaistu tässä keksinnössä siten, että menetelmä käsittää vaiheet, joissa mitataan lämpötilaa, . 35 vesihöyrypitoisuutta ja tilavuusvirtausta poistokaasun • · · puhdistusjärjestelmän sisääntulokohdassa, lasketaan tästä 113249 4 veden määrä, joka tarvitaan poistokaasun haihtumisjäähdytykseen säätämällä lämpötila ennalta valittuun, oleellisesti vakiolämpötilaväliin, joka ei ole enempää kuin 40°C ylempi sitä lämpötilaa, jonka kalsiumklorididihydraatin 5 kyllästyskäyrä määrittelee, tai säätämällä vesihöyrypi-toisuus ennalta valittuun arvoon, oleellisesti vakiovä-liin, joka ei ole enempää kuin 25 tilavuus-% alle vesi-höyrypitoisuuden, jonka kalsiumklorididihydraatin kyllästyskäyrä määrittelee, ja syötetään sisään laskettu määrä 10 vettä.

Kalkkikiven [Ca(0H)2] tai muiden kalsiumyhdisteiden kuten CaO:n tai CaCC>3:n ja savukaasun HCl:n välisessä reaktiossa muodostuvalla CaCl2:lla on suuri merkitys erotettujen reaktiotuotteiden kosteudelle, koska molemmat sen 15 hydraatit samoin kuin sen liuokset ovat hygroskooppisia.

Kuvio 1 esittää osan faasijärjestelmän CaCl2*2H20 lämpötila-kosteusdiagrammista. Linja D vastaa kalsiumklorididihydraatin kyllästyskäyrää, jossa kyllästyskäyrä määrittelee ne arvoparit lämpötilalle ja vesihöyrypitoisuu-20 delle, joissa kalsiumkloridi on läsnä dihydraattina. Alu eella, joka on kyllästyskäyrän oikealla puolella, kalsium-. . kloridi sisältää vähemmän kidevettä ja se on kuivaa, va- l * semmalla puolella olevalla alueella kalsiumkloridi alkaa l 1 olla vapaan nestemäisen veden ympäröimää, se tulee kos- * » · ' »’ 25 teammaksi, ja lopulta se on läsnä vesihöyrypitoisuuden ..!!* kasvaessa kylläisenä kalsiumkloridiliuoksena jossa on

• · I

• ’,· kiinteä perusrunko CaCl2"2H20. Tämä tarkoittaa, että läm- : : : pötilan ja vesihöyrypitoisuuden, jotka on säädettävä savu kaasun haitallisten aineiden puhdistuslaitoksessa, ja jot- 30 ka ovat tulosta savukaasun vesihöyrypitoisuudesta sisään- , tulossa polton jälkeen ja siitä vesihöyrystä joka on li- sätty haihdutusjäähdytyksen aikana, on oltava mainitun ’ * kalsiumklorididihydraatin kyllästyskäyrän oikealla puolel- ,,,· la, koska muutoin tuloksena on liikaa kosteutta ja reak- ; 35 tiotuotteiden paakkuuntumista.

* 113249 5

Kuitenkin koska emäksisen lisäaineen (esim. kal-siumhydroksidi) kosteuspitoisuuden lisääntyessä, eli savukaasun vesihöyrypitoisuuden lisääntyessä, sen taipumus reagoida happamien haitallisten kaasukomponenttien kanssa 5 muodostaen kalsiumkloridia, kalsiumsulfiittia ja kalsium-sulfaattia, lisääntyy, on tarpeellista alentaa käyttölämpötilaa niin paljon kuin mahdollista, jotta lisäaine tulisi hyvin käytetyksi hyödyksi.

On havaittu, että kalsiumklorididihydraatin kyl-10 lästyskäyrä määrää optimaalisen työskentelyalueen suhteessa lämpötilaan ja vesihöyrypitoisuuteen, ei ainoastaan absorboitaessa HCl:a, vaan myös muita haitallisia kaasuja, kuten S02:a, S03:a tai HF:a.

Nämä tosiasiat selittyvät seuraavilla rajatapauk- 15 silla:

Piste A kuviossa 1 ilmaisee lämpötilan ja kosteuden (absorboitunut vesihöyrypitoisuus tilavuus-%:na) savukaasussa, jollainen on tuloksena poltettaessa suhteellisen kuivaa jätettä lisäten kuivaa ilmaa. Suihkuttamalla vettä 20 tapahtuu jäähtyminen lämpötilaan, joka suosii haitallisten savukaasuaineiden kemiallista imeytymistä, jolloin samalla . . vesihöyrypitoisuus lisääntyy johtuen lisätystä vedestä.

; | Tämän vuoksi poistokaasun lämpötilan ja vesihöyrypitoisuu- *· ' den jäähdytyksen jälkeen osoittaa kuviossa 1 piste C.

• * * : 25 Piste C on oikealla puolella lähellä kalsiumklori- didihydraatin kyllästyskäyrää, eli kalsiumpitoinen reak- « · ) • *,·* tiotuote saostuu suhteellisen kuivana ja se on helppo : : : erottaa.

Jos jätteen koostumus muuttuu, esimerkiksi jos 30 poltetaan kosteampaa jätettä tai jos syötetty ilma sisäl- * » * * ,·*·. tää enemmän kosteutta, muuttuvat vapautuvan savukaasun ve- • · ’·’ sihöyrypitoisuus ja lämpötila vastaavasti (piste A' kuvi- ' ’ ossa 1), ja erityisesti savukaasun vesihöyrypitoisuus li- sääntyy. Jos nyt tehdään pelkästään vettä suihkuttamalla j 35 säätö samaan lämpötilaan T kuin aikaisemmin, saavutaan ,···, kohtaan C, joka on kalsiumklorididihydraatin kyllästys- » * 113249 6 käyrän vasemmalla puolella, eli kalsiumkloridia sisältävä muodostunut tuote on ylikosteaa ja se paakkuuntuu.

Tämän ongelman välttämiseksi käytetään imeytyslai-tosta tavanomaisesti säilyttäen turvallinen lämpötilaväli 5 kalsiumklorididihydraatin kyllästyskäyrään nähden kohote tulla lämpötilalla Τ', jolloin myös muutettaessa savukaasun saapumisolosuhteita puhdistuslaitokseen, tullaan kemiallisessa imeytyksessä sellaiseen lämpötilaan ja kosteuteen, jotka kaikissa tapauksissa ovat riittävästi kalsium-10 klorididihydraatin kyllästyskäyrän oikealla puolella (koh dat B ja B'). Tällöin itse asiassa saadaan kuivaa erotus-tuotetta, joka ei pyri paakkuuntumaan ja muodostamaan kakkua, mutta lisäaineen kasvanut lisäys on tarpeen, johtuen lämpötilan kohoamisesta ja alhaisesta kosteudesta laitos 15 toimii olosuhteissa, joissa reaktiivisuus on alentunut.

Veden suihkutuksen ansiosta aiheutuu lähes adia-baattinen haihdutusjäähtyminen. Tämä adiabaattinen jäähtyminen näkyy kalsiumklorididihydraatin lämpötila/kosteus-diagrammissa suorana viivana, jolla on negatiivinen laske-20 va gradientti kalsiumklorididihydraatin kyllästyskäyrän suuntaan nähden, kuten on esitetty esimerkiksi suorilla . . viivoilla E ja E' kuviossa 1 ja H, H' ja H'' kuviossa 2.

,* ; Kuvio 2 kuvaa tämän keksinnön mukaista menetelmää '· kalsiumklorididihydraatin lämpötila/kosteusdiagrammissa.

> ·’ 25 Tässä puhdistuslaitokseen tulevaa savukaasua ei jäähdytetä vakiolämpötilaan T tai Τ' (kuva 1) vaan siihen lisätään, I i » • riippuen kyseessä olevasta savukaasun saapumislämpötilasta : : : ja saapumisvesihöyrypitoisuudesta (pisteet F, F' ja F''), sellainen vesimäärä, joka on tarpeen jätekaasun lämpötilan 30 alentamiseksi ennalta valittuun arvoon, joka on sen lämpö-tilan yläpuolella, jonka määrittelee kalsiumklorididihyd-• raatin kyllästyskäyrä.

“ ’ Koska lämpötila liittyy näennäisen adiabaattisessa prosessissa suoraan jätekaasun vesihöyrypitoisuuteen, sää-: . \ 35 detään tällöin myös vesihöyrypitoisuus ennalta määrättyyn ,*·>, arvoon, joka on kalsiumklorididihydraatin kyllästyskäyrän 113249 7 määrittelemän arvon alapuolella. Lähdettäessä savukaasun annetusta sisääntulolämpötilasta ja vesihöyrypitoisuudesta (piste F kuviossa 2) kalsiumklorididihydraatin kyllästys-käyrää kohti, saavutaan pisteeseen G, jolle on tunnus-5 omaista ennalta määrätty lämpötilaero DELTA T ja vesihöy-rypitoisuuden ero DELTA W, kalsiumklorididihydraatin kyl-lästyskäyrään nähden.

Prosessiolosuhteiden muuttuessa, kuten voi tapahtua poltettaessa jätteitä, joiden kosteus vaihtelee tai 10 syötetyn ilman kosteuden vaihdellessa, muuttuvat savukaasujen sisääntulolämpötila ja sisääntulokosteus erittäin nopeasti tietyissä olosuhteissa. Piste F' kuviossa 2 (analogisesti kuvion 1 pisteen A' kanssa) määrittelee sellaisen savukaasun tilan, jonka kosteuspitoisuus on noussut 15 verrattuna F:ään, F'' määrittelee tilan, jossa lämpötila on kohonnut verrattuna F':uun. Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä savukaasun jäähdyttämiseksi suihkutetaan ainoastaan niin paljon vettä, kuin tarvitaan että saavutaan pisteeseen G' tai G1', joka eroaa sisääntulo-olosuhteista 20 kohdassa G lämpötilaan ja vesihöyrypitoisuuteen nähden, mutta ottaa huomioon olennaisesti saman lämpötilaeron Δ T ja vesihöyrypitoisuuden eron Δ W, kalsiumklorididihydraa-

• I I

; ] tin kyllästyskäyrään nähden.

« « · '· Tällä tavoin, myös erilaisilla sisääntuloparamet- • * · : .* 25 reillä, saavutetaan optimaalinen prosessin kulku erotet- taessa haitallisia aineita, missä tunnusomaista on "toi-• mintaviiva" I, joka on diagrammissa kalsiumklorididihyd- : raatin kyllästyslinjan oikealla puolella, ja kulkee yhden suuntaisesti viimeksi mainittuun nähden. Tällä viivalla 30 ovat kaikki ne arvot, joihin savukaasun lämpötila ja kos- ,··. teus säädetään jäähdytyksen jälkeen, kuten on esitetty esimerkiksi kuviossa 2 pisteillä G, G' ja G''.

i ’ ' Haitallisten aineiden optimaalisen erottumisasteen kannalta on edullista, että toimintaviiva I kulkee pienim-35 män mahdollisen välin päässä kalsiumklorididihydraatin ·’ kyllästyskäyrästä D. Käytännössä arvon, joka on alueella 113249 8 O - 100 °C lämpötilaerossa ja vastaavasti välillä 0-40 tilavuus-% vesihöyrypitoisuuserossa, on havaittu olevan suositeltava. Erityisen edullinen on lämpötilaero alueella 5 - 40 °C ja vastaavasti vesihöyrypitoisuusero alueella 5 2-25 tilavuus-%. Arvo, joka on kertaalleen ennakolta va littu säilytetään tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä olennaisesti samana, eli toimintaviivan I etäisyys kal-siumklorididihydraatin kyllästyskäyrästä pysyy vakiona savukaasujen sisääntuloparametrien muuttuessa.

10 Koska lämpötila ja vesihöyrypitoisuus liittyvät suoraan toisiinsa CaCl2’H20:n lämpötila/kosteusdiagrammin kautta, on yhtä mahdollista tarkkailla savukaasun vesi-höyrypitoisuutta asetettavana suureena, ja säätää se ennalta valitun etäisyyden päähän kalsiumklorididihydraatin 15 kyllästyskäyrään nähden.

Tämän vuoksi kuviossa 2 on esitetty monista para-metriyhdistelmistä (riippuen jätteen kosteudesta, keittimen käyttötavasta, keittimen kuormasta samoin kuin keittimen likaantumisesta, polttoaineen koostumuksesta) kolme 20 valittua esimerkkiä jotka, ilmaisevat, että sekä samalla sisääntulolämpötilalla, mutta eri sisääntulokosteudella ; (F ja F'), että kääntäen erilaisella sisääntulolämpötilal- • » · ! ! la, mutta samalla sisääntulokosteudella (F' ja F'') on jäähdytystä varten suihkutettava hyvin erilaiset määrät • · · • 25 vettä haihdutusjäähdyttimeen ja/tai spray-absorberiin, ja ·..: tällöin kuljetaan pitkin adiabaattista viivaa toimintavii- • ".· van saavuttamiseksi, mikä takaa tuotteelle olennaisesti v · vakiokosteuden ja sen vuoksi vakaat erotusolosuhteet.

Jotta nyt erilaisilla savukaasun kosteuksilla ja ·>· 30 savukaasun lämpötiloilla, jotka riippuen jätteen koostu- muksesta, keittimen kuormasta, keittimen likaantumisesta • f tai syötettävän ilman kosteudesta, saattavat muuttua suu remmassa tai pienemmässä määrin nopeasti tai hitaasti, ky-‘...· ettäisiin seuraamaan koko yhdensuuntaisten jäähdytys- : 35 käyrien kenttää, on savukaasun lämpötila ja vesihöyrypi- • · i » .···. toisuus ennen sen saapumista puhdistuslaitokseen tunnetta- • · 113249 9 va. Koska jäähdytykseen tarvittava vesimäärä riippuu myös laitoksen läpi menevän savukaasun määrästä, on lämpötilan ja vesihöyrypitoisuuden lisäksi syöttöparametrina mitattava myös savukaasun tilavuusvirtaus.

5 Koska jäähdytyskäyrät kulkevat yhdensuuntaisesti ja suurin piirtein suoraan yli laajan lämpötila- ja vesi-höyrypitoisuusalueen, ja koska kalsiumklorididihydraatin kyllästyskäyrä myös kulkee lineaarisesti alueella, joka on tavanomainen jätteenpoltto-operaatioissa, voidaan lasketun 10 lämpötilan johtamiselle esittää matemaattinen yhtälö, kuten on esitetty CaCl2-2H20:n lämpötila/kosteusdiagrammissa kuviossa 3.

Kuviossa 3 ja seuraavassa matemaattisessa käsittelyssä käytetyillä parametreillä on seuraavat merkitykset: 15 D = kalsiumklorididihydraatin kyllästyskäyrä I = toimintaviiva = funktio f(t) m = funktion f(t) nouseva gradientti b = f(t):n ordinaatan rata K = kulmavakio 20 ti = savukaasun saapumislämpötila ennen jäähdytystä 12 = savukaasun laskettu lämpötila jäähdytyksen jäl- : keen • · · ! ! wi = savukaasun saapumisvesihöyrypitoisuus ennen • » y jäähdytystä • · · • ·’ 25 W2 = savukaasun laskettu vesihöyrypitoisuus jäähdy- ···: tyksen jälkeen * > · * * · • · V '< Matemaattinen johto: f (t) = m-1 - b (1) • :· 30 Δ W = f(t) - w = d (2) sin β z = c--------- (3) sin y Δ t = z sin a (4) ^ \ 35 sijoitetaan yhtälö (3) (4):ään: • > » * * 113249 10 sin β Δ t = c--------- sin a (5) sin y yhtälöt (2) ja (5): 5 sin β Δ t = [f (t) - wi]c--------- sin a (6) sin y Y = m - 90° - a 10 sijoitetaan yhtälö (1) (6):een: sin (90°-m) Δ t = [m-ti-b-wi] -------------sin a (7) sin (90°-m-a) 15 sin (90°-m) -------------- sin a = K (=vakio) sin (90°-m-a) Δ t = ti - t2 20 t2 = ti - Δ t (8) . . Kohdepisteen koordinaatit saadaan sijoittamalla • * » ! ) yhtälö (7) yhtälöön (8) ja sijoittamalla yhtälö (9) yhtä- » * · / löön (1) : ·' 25 t2 = ti - [ (m· ti-b-wi)-K] (9) W2 = m*t2 - b (10) t * » • » · • ·

* i I

: Edellä esitettyjen riippuvuuksien sijoittaminen säätösuunnitelmaan kuvataan seuraavassa.

•h 30 Tätä tarkoitusta varten valittiin kaskadisääntö, ,**. joka toimii niin kutsutulla "eteenpäinsyöttö takavirityk- • > sellä" -periaatteella. "Eteenpäinsyöttö"-signaali muodos- 1 ' tetaan algoritmilla, joka on määritelty yhtälössä (9), ja se heijastaa laskettua lämpötilaa. Kaskadisäätö siitä : 35 syystä, että kaksi säädintä on kytketty sarjaan. Signaali- ,···, virrassa ensimmäiseksi sijoitettu säädin on nimetty oh- 113249 11 jaussäätimeksi ja seuraava säädin on vastaavasti nimetty sekvenssisäätimeksi.

Jotta kyettäisiin määrittämään syötettävän veden todellinen määrä, määritetään ero lasketun lämpötilan ja 5 hetkellisen lämpötilan ennen haihdutusjäähdytintä välillä. Sitten tämä lämpötilaero kerrotaan savukaasun tilavuusvir-tauksella ja vakiolla, jossa on yhdistetty lämpökapasiteetit ja haihdutusentalpiat.

"Takaviritys"-signaali koostuu erosta lasketun 10 lämpötilan (yhtälön (9) mukaisesti) ja veden suihkutuksen jälkeen mitatun lämpötilan välillä. Tätä eroa korjataan additiivisesti PI-käyttäytymisellä (ohjaussäädin) siihen lämpötilaeroon, joka jäähdytyksellä on tarkoitus saavuttaa. Täten varmistutaan siitä, että optimoidulla säätöpa-15 rametrien virityksellä ja annetulla säätöjoustolla lasketut /todelliset erot ovat erittäin pieniä.

Sitten sekvenssisäädin lähettää näin määritetyn vesimäärän seuraavalle asetuselimelle.

Kosteutta mittaavia instrumentteja, jotka on si-20 joitettu savukaasuvirtaan, seurataan plausibiliteettisää-döllä vertailun muodossa yhtälön 9 avulla lasketun vesi- .·,; höyrypitoisuuden ja ennen ja/tai jälkeen kudossuodattimen • i » ! ! mitatun vesihöyrypitoisuuden välillä. Toimintaviiva I, jo- * ♦ # ka tällöin muodostuu lineaarisena funktiona (yhtälö 1) ai- • * · • ·’ 25 nejärjestelmässä CaCl2/H20, voidaan korvata yhdensuuntai- • » · ···'· sella käyrällä ordinaatan radan b yläpuolella.

: ,· Täten on olemassa mahdollisuus valita ennalta tur- V ·' vallinen etäisyys kalsiumklorididinydraatin kyllästyskäy- rästä ja asettaa se manuaalisesti riippuen vaatimuksista -'· 30 ja laitoksen tyypistä.

Lisäksi on olemassa mahdollisuus, laskennallisen 1 t lämpötilan sijasta, ilmaista kiinteä ennalta valittu läm pötilan laskennallinen arvo, esim. mittaushäiriön sattues-..· sa. Valitsemalla lämpötilan laskennalliselle arvolle mak- ;'· 35 simaalinen arvo, varmistutaan siitä, että kiinteää ennalta t » ", asetettua minimilämpötilaa ei aliteta.

113249 12

Samaan tapaan valitsemalla syötettävän veden minimimäärä vältetään liian suuren vesimäärän syöttäminen.

Emäksisenä, kalsiumpitoisena lisäaineena haital-5 listen aineiden sorptiota savukaasusta varten, voidaan lisätä kaikkia tällaisia lisäaineita, joita tavanomaisesti käytetään tähän tarkoitukseen. Tässä edullisia ovat kalk-kikivi, CaO ja CaCC>3. Sellaiset lisäaineet, kuten pinta-aktiiviset aineet ovat mahdollisia erottumisasteen lisää-10 miseksi, mutta ne eivät ole välttämättömiä.

Kalsiumpitoinen lisäaine syötetään savukaasuun hienojakoisessa muodossa tavanomaisten menettelytapojen mukaisesti jäähdytyksen ja/tai vesihöyrypitoisuuden säätämisen jälkeen. Valinnaisesti kalsiumyhdiste voidaan lisätä 15 liuotettuna ja/tai suspendoidussa muodossa, esim. kalkki-maitona. Tässä lisäaineliuosta itseään voidaan käyttää osittain tai kokonaan jäähdytykseen ja savukaasun kosteuden säätämiseen. Lisättävän lisäaineen määrä on mitattava siten, että varmistetaan haitallisten yhdisteiden turval-20 linen ja suurelta osin täydellinen erottuminen.

Koska jäähdytykseen ja kosteuden säätämiseen tar- ,· ; vittava vesimäärä lasketaan savukaasun parametreista sen f i · ! saapuessa puhdistuslaitokseen (lämpötila, vesihöyrypitoi- * · • i < ,* suus ja tilavuusvirtaus), suoritetaan käytännössä tarkas- • * · • ’ 25 tus savukaasun lämpötilalle ja vesihöyrypitoisuudelle sen jälkeen kun jäähdytys on suoritettu, ja valinnaisesti sen 4 · · • säätämiseksi laskettuun arvoon suihkuttamalla lisää vettä.

'/· '· Savukaasun tilavuusvirtauksen mittaaminen ei enää ole tar peen, koska korjauksia on tehtävä ainoastaan tunnettuun 30 lämpötilaan ja/tai tunnettuun vesihöyrypitoisuuteen.

Kuvio 4 esittää luonnosta savukaasun puhdistuslai- * ( toksesta, joka sopii tämän keksinnön mukaiseen menetel- * * » · mään.

Keittimestä 1 poistuva savukaasu johdetaan reakto-·*. 35 riin 6 kanavan 2 kautta. Ennen saapumista reaktoriin 6 määritetään lämpötila 3, vesihöyrypitoisuus 4 ja tilavuus- 113249 13 virtaus 5. Savukaasu kulkee reaktorissa 6 alhaalta ylöspäin. Alemmassa osassa suoritetaan savukaasun jäähdytys suihkuttamalla 14 vettä sopivan suutinjärjestelmän kautta. Sitten suoritetaan emäksisten kalsiumyhdisteiden suihkutus 5 13, riippuen vastaavasta haitallisten kaasujen määrästä.

Valinnaisesti nämä kaksi vaihetta (13 ja 14) voidaan myös yhdistää ja suihkutus voidaan suorittaa suspension muodossa. Savukaasun poistumisen reaktorista 6 jälkeen se kulkee kanavan 7 läpi pölyerottimeen 10, joka on 10 suunniteltu kudossuodattimeksi, jossa reaktiotuotteet sa vukaasuun lisätyistä kemikaaleista, muut kemikaalit ja lentotuhka erotetaan. Tuuletinta 11, joka on pölyerottimen yläpuolella, käytetään laitoksen täydellisen painehäviön voittamiseksi, ja se johtaa puhdistetun savukaasun savu-15 piipun 12 kautta ilmakehään.

Savukaasun lämpötilan jäähdyttämiseksi lämpötilaan, joka on ennalta valitun lämpötilaeron päässä kal-siumklorididihydraatin kyllästyskäyrästä tarvittava vesimäärä määritetään lasketun arvon laskennassa 20, kuten 20 edellä kuvattiin, riippuen lämpötilasta 3, vesihöyrypitoi- suuksista 4 ja 9 ja myöhempi lämpötilakompensaatio sää->.f . töyksikössä 19 yhdessä lämpötilan 8 kanssa, samoin kuin .* ! lisäyhteys savukaasun tilavuusvirtojen 5 ja 18 välillä.

«ti / Säätöyksikkö 17 annostelee tarvittavan vesimäärän säätö- » · · : >' 25 venttiilin 15 avulla. Vesimäärän mittausarvo 16 lähetetään todellisena suureena säätöyksikölle 17.

Esimerkki • f i : : : Tämän keksinnön mukaista menetelmää verrataan alla olevassa taulukossa tavanomaisiin menetelmiin prosessin 30 kosteuden säädössä polttolaitoksissa.

113249 14

Taulukko

Laitos ABC

ilman säädön tämän kek- säätöä kanssa sinnön 5 mukaan

sisääntulolämpötila km. 202°C km. 205°C km. 246°C

sisääntulokosteus - - n.l0-15t-%

poistumislämpötila km.l47°C km.l39°C 128-134°C

poistumiskosteus km.17,2 t-% km.16,9 t-% n.15,5-20 t-% 10 HCl:oa puhtaassa kaasussa <16mg/m nt <12mg/m nt <5mg/m nt S02:a puhtaassa kaasussa <91mg/m3nt <50mg/m3nt <10mg/m3nt tuotteen kosteus* e.m.2> km. 0,31 p-% km. 1,35 p-% 15 Cl~:a tuotteessa e.m. km.17,4 p-% km.21 p-%

Huom: * mitattu painon alenemisena 110 °C:ssa kuivassa kammiossa e.m. = ei mitattu 20 km = keskimäärin nt = normaalitilassa • · t I t • I · i Tavanomaiset toimintatavat kiinteällä asetuslämpö- * » * t; ' tilalla johtivat esimerkiksi laitoksen, joka taulukossa on ; ·' 25 merkitty A:ksi tai B:ksi kokeen aikana toimiessa jonkin verran alentuneella lämpötilalla tilanteeseen, jossa lai- » · · : tos oli suljettava toistuvasti, koska suodatinletkut oli- ·#: : vat tukkeentuneet. Seurauksena tästä oli jälleen otettava käyttöön turvallisuusetäisyys, joka ei suosi kemiallista ;· 30 reaktiivisuutta, ja toimittava 150 °C:ssa.

Laitoksissa, jotka on tarkoitus asentaa ja joiden * _ on saavutettava säännön 17 BlmSchV raja-arvot, ei toimin ta, jossa lämpötila on ennalta asetettu turvallisuuden vuoksi korkeaan arvoon, ole mahdollista, koska näiden ra-: 35 ja-arvojen saavuttamiseksi hyväksyttävällä kalkkikiven ku lutuksella ovat suhteellisen korkeat savukaasun kosteudet 113249 15 tarpeellisia, ja tämän vuoksi suhteellisen matalat toimin-talämpötilat alueella noin 120 - 140 °C, mikä kuitenkin johtaa edellä kuvattuihin toimintaongelmiin, ottaen huomioon raakakaasun kosteuden väistämättömät vaihtelut.

5 Käyttäen tämän keksinnön mukaista menetelmää on mahdollista käyttää savukaasujen puhdistuslaitosta keskimäärin alemmissa lämpötiloissa kuin mikä on tavanomaista alalla tähän mennessä, koska ei ole tarpeen säilyttää tällaista suurta lämpötilan turvallisuusväliä erotustuottei-10 den liian kosteuden aiheuttaman haitallisen tukkeentumisen välttämiseksi. Päinvastoin, kemiallisille reaktioille optimaalinen kosteus voidaan säätää yksinkertaisella tavalla samalla säilyttäen kiinteiden reaktiotuotteiden teknisesti hallittavissa oleva fysikaalinen käyttäytyminen (kovuus, 15 viskositeetti, paakkuuntumistaipumus). Tämä menetelmä toimii lisäten erottumisastetta ja minimoimalla jäännösten määrän ympäristön kannalta hygieenisesti ja taloudellisesti, ja se myös johtaa lisääntyneeseen käyttöturvallisuuteen polttolaitoksissa. Lisäksi muita lisäaineita, esim. 20 pinta-aktiivisia aineita, ei tarvita erottumisasteen lisäämiseksi .

; Tämän keksinnön mukaista toimintaa varten ei tar- ! vita kalliita uudelleenjärjestelyjä, lukuun ottamatta sää- tölaitteen asentamista. Lisäaineen alentuneesta kulutuk-• 25 sesta ja samanaikaisesta hyvästä erotuskyvystä johtuen tä- *·: mä menetelmä mahdollistaa laitoksen äärimmäisen taloudel- : ’.·’ lisen käytön.

» »

Claims (6)

16 113249

1. Menetelmä jätteenpolttolaitoksen pakokaasujen puhdistamiseksi käyttämällä kuivaa tai näennäiskuivaa 5 sorptiota lisäämällä peruslisäaineita, jotka sisältävät kalsiumia happoepäpuhtauksien erottamiseksi pois poisto-kaasusta muodostamalla ei liian kosteaa reaktiotuotetta, joka sisältää kalsiumkloridia, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää vaiheet, joissa 10 mitataan lämpötilaa, vesihöyrypitoisuutta ja tila- vuusvirtausta poistokaasun puhdistusjärjestelmän sisääntu-lokohdassa, lasketaan tästä veden määrä, joka tarvitaan poistokaasun haihtumisjäähdytykseen säätämällä lämpötila en-15 naita valittuun, oleellisesti vakiolämpötilaväliin, joka ei ole enempää kuin 40°C ylempi sitä lämpötilaa, jonka kalsiumklorididihydraatin kyllästyskäyrä määrittelee, tai säätämällä vesihöyrypitoisuus ennalta valittuun arvoon, oleellisesti vakioväliin, joka ei ole enempää kuin 25 ti-20 lavuus-% alle vesihöyrypitoisuuden, jonka kalsiumkloridi dihydraatin kyllästyskäyrä määrittelee, ja : syötetään sisään laskettu määrä vettä. i ·

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun- • · :\\ nettu siitä, että lämpötila on ennalta valittu arvoon, jo- 25 ka on välillä 5 - 40°C yläpuolella kalsiumklorididihydraa- tin kyllästyskäyrää tai vesihöyrypitoisuus on ennalta va- • * littu arvoon, joka on välillä 2-25 tilavuus-% alle kal- ·’ ’ siumklorididihydraatin kyllästyskäyrää.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun-30 nettu siitä, että peruslisäaine, joka sisältää kalsiumia, ► » syötetään sisään vesihöyrypitoisuuden säädön jälkeen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että peruslisäaine, joka sisältää kalsiumia, on valittu joukosta kalkki, CaO ja CaCC>3. ’ * 35 5. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että peruslisäaine, 17 1 13249 joka sisältää kalsiumia, syötetään sisään osittain tai kokonaan liuenneena tai suspendoituna sellaiseen määrään vettä, joka on tarpeen vesihöyrypitoisuuden säätämiseksi.

6. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 1-5 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että veden määrä, joka tarvitaan säätämään tavoitelämpötila ja vesihöyrypitoi-suus, säädetään uudelleen poistokaasun lämpötilan ja vesihöyrypitoisuuden funktiona sen poistuessa poistokaasun puhdistusjärjestelmästä. i « » • · * · • · · * I * » · • « * ♦ • t · • * • I » » » • » I I > ft » » 1β 1 13249