FI117125B - Avsvavlingssubtans och process för avsvavling av rökgaser - Google Patents

Description

Ävsvavlingssubstans och process for avsvayling av rökgaser Bakgrund till uppfmningen Föreliggande uppfinning avser en ny rökgasavsvavlingssubstans med i egenskaper och en process för avsvavling av rökgaser härledda frän förbi svavelinnehällande bränslen. Föreliggande uppfinnings nya avsvavlin innefattar grönlutbottensats frän en sulfatmassakokningsprocess. Fö uppfinning berör ocksä processer som utnyttjar grönlutbottensats för avsi rökgaser.

Förbränningen av bränsle och avfall som innehaller svavel regleras myndighetema eftersom förbränningen av svavlet i bränslet producerar miljömässigt skadliga gaser, SOx, Ett vanligt sätt att reducera mängden SOx är att införa kalciumkarbonat, kalciumoxid och/eller kalciumhydroxid i ugnei med rökgasema vid hög temperatur. 1 ugnens hetta adsorberar kalciumförenin ur rökgasen och reducerar sälunda mängden skadliga utsläpp fran förbränning

Kalciumsorbenten bestär vanligen av krossad kalksten eller dolomit som kar som sadan eller i form av kalcinerade eller uppslammade sammansättnin förbättringar pä sorbentens fysikaliska och kemiska sammansättning har före: : *: *: flera kommersiella system är för närvarande i bruk.

• · # • · · 4 ♦ Φ :\s Grönlutbottensats innefattar avfall som bildas i den kemiska processen för ä vid sulfatmassakokning. Varje metriskt ton av massa producerar cirl i * * *: grönlutbottensats. Grönlutbottensatsen har ingen vidare användning i massafa :]]]: detta fasta avfall utsläpps frän fabriken och mäste göras av med pä nägot Iän Försök har gjorts för att finna användningar för bottensatsen, men de fiesta fö 2

Ett annat syfte med uppfinningen är att reducera mängden fast avfall resulte sulfatmassakokningsprocessen.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att forbättra avsvavlingen a\ härrörande frän forbränning av svavelinnehällande material.

Ett syfte med uppfinningen är ocksä att uppvisa en altemativ avsvavlingssi konventionella kalkstens- eller dolomitbaserade produkter.

Sammandrag av tippfmningen

Det har nu päfunnits att grönlutbottensats kan ställas i värdefull anv förbränningsteknologin, säsom i produktion av energi eller forbränning av av uppfinningen används grönlutbottensats för avsvavling av rökgaser härröi forbränning av svavelinnehällande bränslen.

Uppfinningen uppvisar en ny rökgasavsvavlingssubstans, som grönlutbottensats frän en sulfatmassakokningsprocess, Grönlutbottensz användas ensam eller i blandning med kalkslam. Företrädesvis anvai grönlutbottensats med reducerad alkalihalt ;T: Föreliggande uppfmning avser ocksä en process för avsvavling av rökgaser 1 :T: frän forbränning av svavelinnehällande bränslen i en ugn. Processen iordningställande av en avsvavlingssubstans baserad pä grönlutbottensats oc *:·*: av nämnda avsvavlingssubstans i kontakt med svavelim förbränningsprodukter resulterande frän förbränningen av nämnda bränsl Γ": reducerande svavelinnehället i rökgasema resulterande frän nämnda förbränni 3 r

Man har Överraskande fimnit att grönlutbottensats är mycket effektiv i at svavelforeningar frän rökgaser och att grönlutbottensats i själva verket kan 1 effektivare i avsvavling än traditionella kalkstensbaserade avsvavlingssubstan,

Det är synnerligen överraskande att grönlutbottensatsen kan användas ändamäl. Grönlutbottensats är känd för att ha ett högt alkaliinnehäll, mest ti natriumföreningar som inte har upplösts vid produktionen av grönlut. Sä kunde ha förväntats göra bottensatsen olämplig för införsel i en ugn och inc tidsrymd nedsmutsa ugnen. Uppfinnama har funnit att grönlutbottensatsen förväntning tryggt kan införas i en ugn och att grönlutbottensats pä mäng användas för att ersätta traditionella kalkstens- eller dolomitbaserade avsvavli Det är överraskande att grönlutbottensatsen är t.o.m. effektivare i att avlägsna den kända teknikens kalkstensbaserade substanser.

Grönlutbottensats bildas i den kemiska ätervinningsprocessen vid sulfatmassa processen bränns svartlut, som har producerats vid kokning av 1 ätervinningspanna, En smälta innehällande natriumkemikalier bildas pä t ugnen och denna smälta upplöses i svag viilut för att producera grönlut, Grön sedan i kontakt med kalkmjölk för att producera vitlut och kalkslam. De erhallna vitluten används för kokning av mera trä.

V : Smältan som har bildats pä bottnen av ätervinningspannan innefattar fö] V : natriumbaserade föreningar som är lösliga i vätskan. Smältan innehäller V i ocksä olösliga föroreningar som kallas grönlutbottensats, som mäste avläj ’**" grönluten före dess användning i processen för ätervinning. Grönlutbottensat · • V utöver obränt koi huvudsakligen av oorganiska kemikalier säsom oxider a\ **· :.e.! natrium, magnesium, aluminium, kisel och svavel.

4 genom ett filtermaterial. Kalkslam eller bottensats kan användas som ett und pä filtret för att förbättra separationen.

Den separerade grönlutbottensatsen renas föredragligt fore den anv avsvavlingssubstansen enligt uppfinningen. Huvudsyftet med reningen är alkalimängden i bottensatsen. Reningen kan utfbras pä nägot konventionellt spolning pä ett trumfilter eller användning av en filterkammare säsom de son gruvindustrin. Det har päfunnits att vara särskilt effektivt att rena bottensa trumma där spolningseffektiviteten har förbättrats med att använda kalksla underlagsskikt pä filtret. Kalkslammet verkar som ett extra filter och b samlas ovanpä slammet och skrapas av slamskiktet. Kalkslammet pä filtret Y av kontinuerligt eller tidvis. Dä grönlutbottensats samlas i kalkslammet, m emellanät bytas tili en färsk kalkslamskaka.

Avsvavlingssubstansen enligt uppfinningen innehäller föredragligt grönlutboi blandning med det avskrapade kalkslammet, fastän bottensatsen ocksä kai ensam som sädan eller blandas med kalkslam frän en annan del av fabriken.

Kalkslam bestär huvudsakligen av kalciumkarbonat, kalciumhydr kalciumfosfat. När det cirkulerar i den kemiska ätervinningsprocessen ac vissa fororeningar säsom fosfor-, magnesium-, aluminium- och kiselbaseradc * · « : oönskade foreningar i materialet och därför mäste en viss mängd av siamme « *φ V » och tidvis ersättas med färskt kalciumkarbonat. Det förkastade kalks « · ·/·· förträffligt lämpligt för användning i blandning med grönlutslammet i en ‘ · “ · föreli ggande uppfinning.

*» • m » • · * m » · 9 I ett föredraget utförande av uppfinningen innehäller avsvavlingssubstansen 20 % grönlutbottensats och frän 20 tili 80 % kalkslam. I ett mer föredraget u • 9 5 115

Spolningen av bottensatsen minskar mängden natriumföreningar som förbränningen. I ett föredraget utforande av uppfinningen spolas bottensats ästadkomma ett alkaliinnehäll i avsvavlingssubstansen som är under 12 % en beräknad som Na20 av en aska bränd i 550 °C. I ett mer föredraget utforande avsvavlingssubstansen mindre än 6 % alkali och mest föredragligt 3 % el] alkali enligt vikten beräknat sora Na20.

Föreliggande uppfinnings avsvavlingssubstans kan användas i torr form, i hai eller i form av ett slam. Det är brukligt att avvattna bottensatsen tili ett fukti 50 % eller mindre. Kalkslam awattnas generellt tili ett fuktinnehäll pä 3 mindre.

Ett lämpligt fuktinnehäll för en halvtorr avsvavlingssubstans enbart b grönlutbottensats eller i blandning med kalkslam är 50 tili 20 % enligt vikte hait av torrsubstans pa 50 tili 80 %. Substansen är i vissa fall lättare att hantei fuktinnehäll sänks under 50 % och en hait av torrsubstans pä 60 tili 70 % en föredras ofta. Den halvtorra avsvavlingssubstansen kan lätt blandas med fs som inkommer i ugnen pä ex. en skruvtransportör eller motsvarande. Detta lämpligt i fall bränslet innefattar torv eller organiska avfallsmaterial.

:T: Avsvavlingssubstansen kan ocksä torkas tili ett torrt pulver med ett fuktii '*/· Σ under 20 %, t.ex. 10 % eller mindre. Denna form av avsvavlingssubstansen väl lämplig för att blandas med pulvriserade eller krossade bränslen si 9 ***** Torrsubstansen kan ocksä skilt frän det fasta bränslet införas som ett torrt: ·* » ! V sprayas direkt in i ugnen.

• · # · • « »

Slutligen kan uppfinningens avsvavlingssubstans användas i form av ett • · * t · t TT... I 4 « ... 4 . « 6

Bottensatsen i föreliggande uppfmnings avsvavlingssubstans har vanligen m partikelstorlek, dvs. mellan 1 och 120 pm. Produktionsmetodema varierar do vid olika fabriker och säledes är ocksä variationen i partikelstorlekar stoi säledes fiimas partiklar som är mycket större än 120 pm i grönlutbottensatsen av sättet, pä vilket bottensatsen bildas, är partiklamas ytinnehäll exceptionelli utan att önska vara bunden av nägra som heist teorier, anses att detta är e varför grönlutbottensatsen fungerar sa överraskande effektivt i att avlägsna sv frän rökgaser.

Da de enskilda partiklarna i bottensatsen är mycket sinä, tillhandahälls hai torra produkter vanligen i klump- eller agglomererad form för lättare hanterinj I avsvavlingsprocessen enligt föreliggande uppfmning bränns ett bränsle im svavel i en ugn och uppfinningens avsvavlingssubstans bringas i kontal· resulterande svavelinnehällande fbrbränningsproduktema. Avsvavlings! reagerar med svavelföreningama och som ett resultat därav minskar svav< frän förbränningen.

AvsvavHngssubstansen bör föredragligt inmatas i ugnen i kombina inmatningen av bränslet och mest föredragligt i blandning med bränslet. Br ·.* : vara vad slags svavelinnehällande brännbart material som heist, men V : fördelama uppnäs med fasta fossila bränslen säsom torv och koi eller organi • · :.**i Torv och koi har ofta en stor mängd svavel och kräver använ avsvavlingssubstanser för att minska utsläppen frän deras förbränning. De ·« « • möjligt att avsvavla oljor och särskilt spilloljor med föreliggande u] :: avsvavlingssubstans.

• » 7 11 För fasta bränslen, säsom torv eller koi, ästadkoms den bästa typen av förbrä ugn med virvelförbränningsbädd. En forbränningsbädd av sand bidrar tili hettan pä en jämn niva och stöder avdunstningen av eventuell fukt sor och/eller avsvavlingssubstansen innehäller. I fall man använder förbrännin sand, bör man se tili att halla alkaliinnehället i avsvavlingssubstansen pä er dvs. under 12 %, föredragligt under 6 % och mest föredragligt under 3 %, ber Na20. Den läga nivan av alkalier iordningställs för att undvika att sanden förorsakas sintring med kemikaliema i grönlutbottensatsen.

Mängden avsvavlingssubstans, som skall inmatas i ugnen med bränslet, beroi av svavel (S) i bränslet och halten av kalcium (Ca) i avsvavlingssubsta tillämpning av föreliggande uppfinning inmatas torven och avsvavlingssu ugnen under ett molförhällande mellan kalcium i nämnda substans och svave] bränsle (Ca/S) som är mellan 0,1 och 6, föredragligt mellan 1 och 5 foredragligt mellan 2 och 3, I ett föredraget utförande av föreliggande uppfinning bränns svavelinnehälla en ugn som har iordningställts med en virvelbädd av sand. Den 1 avsvavlingssubstansen är väsentligen en halvtorr 50/50 -blandning av grönlul och kalkslam med ett alkaliinnehäll pä cirka 3 %. Avsvavlingssubstansen t inmatas föredragligt tillsammans i ugnen under ett molförhällande Ca/S pä 2 ti • tv ♦ · · # » · V · For kolbaserat bränsle används föredragligt en torkad avsvavlingssubs * * */·· fuktinnehället under 10 %, föredragligt under 6 %. Antingen blandas torr;

med det torra kolet innan inmatningen i ugnen eller inmatas skilt i ugnen. E

· * • avsvavlingssubstansen kan ocksä inmatas skilt i ugnen och tili kontakt me :: förbränningsgasema.

• * 8 motsvarande molförhällande mellan kalcium i nämnda substans och svavel bränsle (Ca/S), Föreliggande uppfinning utgör säledes en värdefull föi avsvavling jämibrt den konventionella kalkstensbaserade avsvavlingen.

Grönlutbottensatsen, som hittills har innefattat avfall utan användning miljökomplikationer, kan nu i enlighet med föreliggande uppfinning an\ reducering av mängden SOx i rökgasema frän förbränning av svavelinj bränsle. Fördelama är särskilt Stora om förbränningen sker pä en ] massafabriken sä att transporten av bottensatsen och/eller blandning av bottensats inte uppvisar ett logistiskt problem och föranleder extra kostnader.

Föreliggande uppfinnings avsvavlingssubstans är lämplig för anvä produktionen av energi för massafabriken eller för andra ändamal. Den användbar i förbränningen av avfall frän fabriken eller frän kommuner, osv,

Uppfmningen äskädliggörs av följande exempel.

Exempel

Ett torvbränsle med rikt svavelinnehäll brändes i en pilotanläggningi virvelförbränningsbädd. Bädden bestod av sand av en medelpartikelstorlek p :T: Temperaturen i ugnen hölls vid 870°C ± 10°C och syrehalten i rökgasen var :Ts % av volymen (beräknad pä den torra gasen). Luftdistributionen baserades primärluft och resten sekundärluft frän tre platser. Bränslet inmatades i ugn< *:·*: skruvtransportör. Avsvavlingssubstansen blandades i bränslet i ändan av trans] 99 9 9 9 9 • · 9 9 itt>! Torvbränslet hade ett initialfuktinnehäll pä 27,8 % och ett svavelinnehäll f beräknad enligt vikten pä torrsubstansen. För pilotförsöket torkades och 11 9 50/50-blandning av grönlutbottensats och kalkslam med ett alkaliinnehäll p och den tredje (GLD 2) väsentligen en 50/50-blandning av spolad grönlutbott kalkslam med ett alkaliinnehäll pä 2,3 % beräknat som Na20 av aska brand i f Förhällandet mellan kalcium i avsvavlingssubstansen och svavel i bräns användes som mätt pä avsvavlingens effektivitet Rökgasemas samm kontrollerades kontinuerligt och emissionen av SO2 registrerades.

Resultaten av testema visas nedan:

Avsvavlingssubstans Ca/S SO2 (mg/MJ) ~CaC03 ~ 4 ~ 135 GLD 1__4__110__ GLD 2 4 80 _ 2,4_[U5_

Testet visar att grönlutbottensats är mycket effektiv i att avlägsna svavel frä och att föreliggande uppfinnings avsvavlingssubstans är effektivare i att avläg än konventionellt använd kalksten.

Testet visar ocksä att grönlutbottensatsen, som renades och foljaktligen hai alkaliinnehäll, var överväldigande effektiv. Samma avsvavling (135 mg/MJ) med nästan hälften mängd kalcium jämfört med kalksten, Pä grund av den t :T: mängden tillsatt kalcium, reducerades ocksä askflödet skapat av avsvavlingss :T: vilket var en ytterligare fordel som erhölls genom användningen av grönlutbc ί/. i enligt föreliggande uppfinning.

*· 1 • · · * t ♦ · • ♦ ··♦

Claims (18)

1. En rökgasavsvavlingssubstans, kännetecknad av att den grönlutbottensats frän en sulfatmassakokningsprocess.

2. Avsvavlingssubstansen enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den \ bestär av grönlutbottensats.

3. Avsvavlingssubstansen enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av a grönlutbottensats har renats genom spolning med vatten.

4. Avsvavlingssubstansen enligt patentkrav 3, kännetecknad av ati grönlutbottensats har renats genom spolning pä ett filter täckt med kalksla

5. Avsvavlingssubstansen enligt patentkrav 1, kännetecknad av ati grönlutbottensats iordningställs i en blandning med kalkslam.

6. Avsvavlingssubstansen enligt patentkrav 5, kännetecknad av att den inne 80 tili 20 %, föredragligt frän 55 tili 45 % grönlutbottensats och frän 20 loredragligt frän 45 tili 55 % kalkslam.

7. Avsvavlingssubstansen enligt patentkrav 6, kännetecknad av att nämnda • * i har en hait av torrsubstans pä 50 tili 80 % enligt vikten, föredragligt 6C enligt vikten, • « • · " ·'; 8. Avsvavlingssubstansen enligt patentkrav 1, kännetecknad av ati * * ;'"': grönlutbottensats har torkats tili ett torrt pulver. * · f u

10. Avsvavlingssubstansen enligt patentkrav 1, kännetecknad av at grönlutbottensats innefattar partiklar med en partikelstorlek pä mellan pm.

11. Avsvavlingssubstansen enligt patentkrav 1, kännetecknad av att d alkaliinnehäll under 12 % enligt vikten, föredragligt under 6 % enligt v foredragligt under 3 % enligt vikten beräknat som Na20 av en aska brand

12. En process for avsvavling av rökgaser frän forbränning av svavelin bräns Ien i en ugn, kännetecknad av att nämnda process innefatt iordningställs en avsvavlingssubstans baserad pä grönlutbottensats och ; avsvavlingssubstans matas till kontakt med svavelin förbränningsprodukter resulterande frän förbränning av nämnda bräns reducerande svavelinnehället i rökgasema resulterande fran nämnda förbr

13. Processen enligt patentkrav 12, kännetecknad av att nämnda avsvavlir inmatas direkt i en ugn, föredragligt i kombination med inmatningen ; bränsle i nämnda ugn, mest föredragligt i blandning med nämnda bränsle.

14. Processen enligt patentkrav 13, kännetecknad av att nämnda bränsle bränsle som har valts bland torv, koi och organiskt avfall, föredragligl ♦ · · ! bränsle som har valts bland torv och koi. « « · • · # • » » • » :.'*i 15. Processen enligt patentkrav 14, kännetecknad av att nämnda bränsle ä * * ' koi och nämnda avsvavlingssubstans inmatas i en ugn ·· · • virvelförbränningsbädd innefattande sand. • ·

16. Processen enligt patentkrav 15, kännetecknad av att nämnda bränsle έ 117

18. Processen enligt patentkrav 12, kännetecknad av att nämnda avsvavling; företrädesvis bestar av en blandning av grönlutbottensats och kalkslan sulfatmassakokningsprocess.

19. Processen enligt patentkrav 12, kännetecknad av att nämnda avsvavling innefattar torkad grönlutbottensats och inmatas i en ugn där det bränns koi.

20. Processen enligt patentkrav 12, kännetecknad av att nämnda avsvavling iordningställs som ett vattenslam och sätts i kontakt med förbränningsgasema resulterande frän förbränning av nämnda bränsle i nän

21. Processen enligt patentkrav 12, kännetecknad av att nämnda förbränning en temperatur av 550°C eller mera, föredragligt 800-900°C.

22. En process enligt patentkrav 12, kännetecknad av att nämnda bränsle är nämnda avsvavlingssubstans innefattar en blandning av grönlutbotter kalkslam, varvid nämnda substans inmatas i nämnda ugn under ett molfö mellan kalcium i nämnda substans och svavel i nämnda bränsle (Ca/S) av ... föredragligt 1 tili 5 och mest föredragligt 2 tili 3. « · · » · · * * ♦ . 23. En process för förbättring av avsvavlingseffekten av kalciumkarbonat pa rc • ·* frän förbränning av svavelinnehällande bränslen, kännetecknad av innefattar att nämnda kalciumkarbonat iordningställs i form av en substan • * • * .···. pä grönlutbottensats för att förbättra avsvavlingseffekten jämförd med ** * kalksten. * · · • · · ·· · ;***; 24. Användningen av grönlutbottensats för reducering av mängden SOx i rc ···