FI117324B - Menetelmä savukaasupesurissa - Google Patents

Description

117324

Menetelmä savukaasupesurissa

Keksinnön ala 5 Keksinnön kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä savukaasupesurin pesunesteeseen kerääntyneiden epäpuhtauksien poistamiseksi.

Keksinnön tausta 10

Voimaloissa polttoaineesta peräisin olevat savukaasut sisältävät usein kaasumaisia rikin oksideja (SOx), johtuen polttoaineen sisältämistä rikkiyhdisteistä. Nämä savukaasut puhdistetaan kaasunpesurilla eli absorberilla, jossa rikkidioksidi poistetaan pesunesteen mukana käyttä-15 mäliä pesunesteessä rikkidioksidin kanssa reagoivaa absorbenttia. Kalkkikivipohjaiset pesurit perustuvat siihen, että savukaasujen mukana tulevat rikin oksidit reagoivat kalsiumkarbonaatin kanssa muodostaen kalsiumsulfiittia, joka hapettuu kalsiumsulfaatiksi (kipsiksi) savukaasujen sisältämän hapen ja pakotetun hapetuksen vaikutukses-20 ta. Tämän jälkeen kipsi voidaan erottaa nesteestä ja neste voidaan * „% kierrättää takaisin pesuriin.

« «9 « **

Kalkkikivipesurit ovat edullisia käyttää niiden pienten käyttökustannus-"***; ten takia (huokea absorbentti). Ongelmia on kuitenkin aiheutunut siitä, J * 25 että dieselvoimalaitoksissa ja muissa voimaloissa on havaittu vaahdon- muodostusta ja vaahdon kumuloitumista kalkkikivipesurissa. Diesel-

hHH

r—r voimalan savukaasujen mukana tulee voiteluaineiden jäämiä ja nokea, jotka yhdessä hapetusilman kuplien kanssa muodostavat helposti sVa öljynsekaista vaahtoa pesurin nestepinnalle. Myös pesunesteessä käy- 30 tetyn veden laatu vaikuttaa vaahdonmuodostukseen. Pesunesteen jT» kierrätyksen johdosta vaahtoa kiertää myös jatkuvasti takaisin pesuriin, koska se ei erotu kipsin erotuslaitteessa. Tämän johdosta vaahdon N *® määrä pesurin nestepinnalla nousee.

* φ *· ·« ·» ·· φ ** Φ* n ·» •φφφφ* ·· ·· 2 117324

Voimateollisuudessa on käytettävissä perinteinen ratkaisu vaahtoamis-ongelmaan: vaahdonestoaineiden käyttö. Vaahdonestoaineet ovat kuitenkin kalliita ja siten lisäävät pesurin käyttökustannuksia.

5 On myös tunnettua poistaa vaahtoa pesunesteestä pesurin jälkeen erityisessä säiliössä. Vaahto voidaan poistaa esimerkiksi hydrosyklonin ylitesäiliössä, johon kipsistä erotettu pesuneste johdetaan. Säiliössä vaahto erottuu omana faasinaan nesteen pinnalle ja se poistetaan nestekierrosta fysikaalisin menetelmin ilman kemikaaleja. Tämä ratkai-10 su on sinänsä toimiva, mutta kaikissa tilanteissa ei ole mahdollista tai taloudellisesti järkevää rakentaa tällaista laitteistoa voimalaitokseen.

Dieselvoimalan savukaasujen mukana tuleva noki ja voiteluaineiden jäämät sitoutuvat savukaasupesurista poistettavaan kipsiin, värjäten 15 kipsin tummaksi, jolloin sitä ei voida käyttää hyödyksi kipsilevy-teollisuudessa. Lisäksi prosessiin tulee syötettävän savukaasun ja raakaveden mukana pesunesteeseen liukenevia epäpuhtauksia, joita poistetaan pesurista sekä kipsissä olevan kosteuden mukana, että jätevetenä. Savukaasujen ja raakaveden mukana prosessiin tulee mm. 20 klorideja ja fluorideja, jotka aiheuttavat pesuriin korroosiota.

f,|*l

Keksinnön Ivhvt selostus ' | Nyt esitettävän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, 25 jonka avulla edellä esitetyt ongelmat voidaan välttää ja saada savu- f V kaasupesurissa pesunesteeseen kerääntyneet epäpuhtaudet poistet- tua pesurista rikinpoistoreaktion tuloksena syntyvän kipsin mukana yksinkertaisesti ja ilman lisälaitteita. Lisäksi tarkoituksena on saada |Vf aikaan menetelmä, jonka avulla dieselvoimalaitoksen kalkkikivipesuri- 30 prosessi saadaan jätevedettömäksi.

;;; Näiden tarkoitusten toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmäl- le on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisen pää-vaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

*Y*\ 35 3 117324

Muissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty eräitä keksinnön edullisia suoritusmuotoja.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että pesuriin johdettavaan pesu-5 nesteeseen lisätään apuainetta, jonka vaikutuksesta pesunesteeseen keräytyneet epäpuhtaudet eli pesunesteeseen kerääntynyt vaahto ja siihen kiinnittyneet pienet hiukkaset sekoittuvat pesunesteeseen ja poistuvat prosessista erotettavan kipsin mukana. Käytettävä apuaine on pinta-aktiivisia aineita sisältävä liuos tai jauhemainen aine. Erityises-10 ti sopiviksi on käytännön kokeissa havaittu anionisia ja amfoteerisia aktiivisia aineita, eli tensidejä sisältävät seokset. Tällaisia ovat mm. pesuaineet. Kokeissa onkin tehty yllättävä havainto, että tavalliset, kotitalouksissa käytettävät puhdistus- ja pesuaineet toimivat parhaiten pesurin apuaineena. Kun apuaineita lisätään pesunesteeseen, saa-15 daan nesteen pinnalla mahdollisesti kelluva kevyt vaahto ja siihen kiinnittyneet pienet hiukkaset siirtymään liuokseen, jolloin vaahtoaminen pesurissa vähenee. Apuaine myös estää vaahdon muodostumista.

Edelleen apuaineet vaikuttavat erotettavan kipsin suotautumiskykyyn 20 niin, että kipsi sitoo enemmän kosteutta, ja voidaan siten poistaa pro-} χ\ sessista kosteampana. Tämän ansiosta pesunesteessä olevia liukoisia l\l% epäpuhtauksia, kuten klorideja ja fluorideja, saadaan poistettua aikai- V I sempaa enemmän kipsin mukana. Mitä kosteampana kipsi saadaan ** e| ulos prosessista, sitä enemmän liukoisia epäpuhtauksia poistuu pro- 25 sessista. Kipsi pyritään kuitenkin saamaan ulos prosessista kiinteänä i V kakkuna. Apuaineen lisäys mahdollistaa kipsin kosteuspitoisuuden hal- litun nostamisen mahdollisimman korkeaksi, kuitenkin niin, että kipsi säilyy kakkumaisena ja siten helposti käsiteltävänä. Kipsin kosteus on jYj tällöin 10-20 %. Apuaineen avulla dieselvoimalaitoksen kalkkikivi in** 30 prosessista saadaan siten miltei jätevedetön.

m

III

Kuvioiden Ivhvt selostus *«.* iV.i Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheiseen ·*· · •jm! 35 piirustukseen, jossa on esitetty kaavamaisesti eräs keksinnön mukainen sovellus savukaasupesurissa.

4 117324

Keksinnön yksityiskohtainen selostus Tässä keksinnössä savukaasupesurin pesunesteeseen kerääntyneillä 5 epäpuhtauksilla tarkoitetaan pesurissa pesun tuloksena pesunesteeseen kerääntyneitä epäpuhtauksia, eli vaahtoa ja siihen kiinnittyneitä pieniä hiukkasia, kuten nokea ja voiteluaineiden jäämiä, sekä pesunesteeseen liuenneita klorideja ja/tai fluorideja.

10 Kuviossa on esitetty yleisenä prosessikaaviona dieselvoimalaitoksen savukaasujen rikinpoistolaitos, johon kuuluu toimintaperiaatteeltaan sinänsä tunnettu kaasunpesuri 1, johon polttoaineen palamisesta syntyneitä savukaasuja johdetaan dieselmoottoreilta (nuoli A) ja josta puhdistuneet savukaasut johdetaan poistokanavaa pitkin pois (nuoli 6). 15 Tässä yhteydessä kaasunpesurilla 1 tarkoitetaan varsinaista pesu-tornia, jossa savukaasut ja pesuneste saatetaan kontaktiin keskenään ja jonka alaosaan pesuneste kerääntyy. Kaasunpesuri 1 on kalkkikivi-pohjainen pesuri. Kalkkikivijauhesiilosta 2 syötetään kalkkikiveä jauhe-muodossa kalkkilietesäiliöön 3, josta sitä pumpataan pesuriin 1 linjaa C 20 pitkin. Kalkkilietettä kierrätetään linjan D kautta pesurin 1 alaosasta ; ,\ suuttimiin 4, jotka sijaitsevat savukaasujen sisääntulon yläpuolella ja muodostavat suihkuvyöhykkeen, joka pesee savukaasuja vastavirta-V ! periaatteella. Kalsiumkarbonaatti reagoi savukaasujen rikkiyhdisteiden *· ’! kanssa muodostaen kalsiumsulfiittia, joka hapettuu savukaasujen J ^ 25 mukana tulevan hapen ja pesurin alaosassa tapahtuvan pakotetun : V hapetuksen johdosta kalsiumsulfaatiksi eli kipsiksi. Hapetusilma syöte- tään pesurin alaosassa olevaan nestetilavuuteen linjaa E pitkin. Pesurin alaosassa on myös sekoitin, jonka tarkoituksena on sekoittaa jY: hapetusilmaa nestetilavuuteen. Kaasunpesurin 1 pohjalle muodostuu 30 kipsilietettä, joka johdetaan pesurin pohjalta poistolinjaa F pitkin erotti-meen 5. Erotin on hydrosykloni, jonka kipsistä oleellisesti vapaa ylite johdetaan takaisin pesuriin 1 palautuslinjaa G pitkin pesunesteeksi. Pesunesteen kantoaineena käytetään vettä, joka kuljettaa kaasunpesu-|Y{ prosessissa käytettyjä ja siinä syntyviä aineita. Poistolinja F ja 35 palautuslinja G muodostavat kierrätyslinjan, jonka tarkoituksena on saada aikaan mahdollisimman suljettu vesikierto, jotta tuoreveden 5 117324 tarve olisi mahdollisimman vähäinen. Hydrosyklonin alite, joka on kipsi-lietettä, jossa on korkea kiintoainepitoisuus, ohjataan hihnasuotimelle 6, jossa vettä poistetaan kipsistä vielä suodattamalla ja jonka päältä kipsikakku siirretään pois jatkokäsittelyyn tai läjitykseen 7. Suodoksena 5 hihnasuotimelta saatu pesuneste kierrätetään edelleen linjaa H pitkin pesuriin 1.

Keksinnön mukaisesti pesunesteeseen lisätään sopivassa kohdassa prosessia apuainetta, joka sekä estää vaahdon muodostumista pesu-10 rissa että edistää mahdollisesti muodostuneen vaahdon sekoittumista pesunesteeseen ja saa aikaan sen, että pienet hiukkaset, kuten noki ja voiteluaineiden jäämät jäävät liuokseen. Lisäksi apuaine muuttaa muodostuvan kipsin suotautumista. Apuaineen lisäys voi tapahtua esimerkiksi suoraan pesuriin linjaa I pitkin, kalkkilietesäiliöön 3 linjaa J pitkin 15 tai mihin tahansa pesunestettä pesuriin kierrättävään linjaan D, G tai H. Apuaine voidaan lisätä myös mihin tahansa pesunesteen kiertolinjassa olevaan tasaus- tms. säiliöön, joita kuviossa ei ole yksinkertaisuuden vuoksi esitetty. Käytännön kokeissa on havaittu, että toivotun reaktion aikaansaamiseksi nestemäistä apuainetta tarvitaan suhteellisen pieni 20 määrä. Tyypillinen annostelu esimerkiksi 50 MWe voimalaitokselle on . *\ noin 10 ml/h.

♦ * « «i· • · * » · * lm. Apuaineen vaikutus kipsin suotautumiseen on hyvin merkittävä.

l Kokeissa on hihnasuotimelta poistettavan kipsikakun kosteus saatu .* / 25 hallitusti nousemaan jopa 20%:iin, jolloin kipsi on yhä helposti käsiteltä- ϊ *·: vässä kakkumaisessa muodossa. Tätä vaikutusta ei ilman apuainetta ole saavutettu vedenerotuksessa tyypillisesti käytössä olevilla hihna-suodattimilla.

* · · • * * ···« 30 Savukaasunpuhdistusprosessiin lisättävän apuaineen avulla saadaan siten aikaan lukuisia parannuksia: vaahdonmuodostus pesurissa estyy tai pesurissa mahdollisesti syntynyt vaahto saadaan sekoittumaan **:*' pesunesteeseen, ja kipsin mukana saadaan poistettua sekä pieniä j V.: hiukkasia, kuten nokea ja voiteluaineiden jäämiä, että pesunesteessä *:*·: 35 olevia liukoisia epäpuhtauksia. Nämä kaikki saadaan siten poistettua pesunesteestä yksinkertaisesti ja helposti, ilman ylimääräisiä laite- 6 117324 investointeja. Saatu kipsi voidaan hyödyntää mm. maanrakennus-tarpeisiin.

Keksinnössä käytettävät apuaineet ovat, kuten aikaisemmin on mai-5 nittu, kotitalouksissa käytettäviä pesuaineita, esimerkiksi astianpesuaineita. Apuaineet ovat siis tuotteita, joilla on puhdistavia ominaisuuksia ja jotka on valmistettu pääkomponenteista eli pinta-aktiivisista aineista sekä yleensä lisäksi lisäkomponenteista, eli lisäaineista, tehosteista ja muista apuaineista. Erityisen sopiviksi apuaineiksi on käytän-10 nön kokeissa havaittu anionisia ja amfoteerisia tensidejä sisältävät liuosmaiset pesuaineet, joissa anionisia tensidejä on 15 - 30 % ja amfoteerisiä tensidejä alle 5%. On myös mahdollista käyttää jauhemaisia pesuaineita, jotka sisältävät em. tensidien lisäksi zeoliitteja, jotka toimivat molekyyliseuloina sitoen tehokkaasti pieniä likapartikkeieita.

15

Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa edellä esimerkinomaisesti esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan keksintöä on tarkoitus laajasti soveltaa seuraavassa määriteltyjen patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Edellä käytetty termi neste tai pesuneste 20 tarkoittaa yleisimmin vettä ja vastaavasti pesuvettä, mutta keksintö so-; ♦% veltuu analogisesti käytettäväksi myös sellaisissa järjestelmissä, joissa eri kiinteitä tai liuenneita ainesosia kuljettavana väliaineena on muu s neste kuin vesi. Ko. termi tarkoittaa siten myös kiinteitä ainesosia sisäl- tävää lietettä.

T: 25 sv ### ·*» # # * • * * ··*» Γ\· ··· ··# ::: #·· rt ··· m * * ·· J « « * ··# ·»· » »m! • ·

Claims (8)

7 117324

1. Menetelmä savukaasupesurin pesunesteeseen kerääntyneiden epäpuhtauksien poistamiseksi, jossa menetelmässä 5. savukaasut pestään kalsiumpitoista absorbenttia sisältävällä pesunesteellä, - pesurissa (1) syntynyttä kipsiä ja epäpuhtauksia sisältävää pesunestettä johdetaan ulos pesurista (1) ja - kipsi erotetaan pesunesteestä, 10 tunnettu siitä, että pesunesteen joukkoon syötetään apuainetta, jonka vaikutuksesta pesunesteeseen kerääntyneet epäpuhtaudet poistuvat kipsin mukana ja erotettavan kipsin kosteuspitoisuus nousee.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 apuaine sisältää anionisia ja amfoteerisiä tensidejä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että apuaine sisältää zeoliitteja.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnettu ; siitä, että apuaine on liuosmainen tai jauhemainen pesuaine. sf*

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että *****% pesunesteeseen kerääntyneet epäpuhtaudet ovat vaahtoa ja siihen , / 25 kiinnittyneitä pieniä hiukkasia, kuten nokea ja voiteluaineiden jäämiä. % $

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pesunesteeseen kerääntyneet epäpuhtaudet ovat pesunesteeseen f ίΊ liuenneita klorideja ja/tai fluorideja. Ö 30

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että I;; apuaineen vaikutuksesta kipsin suotautuminen muuttuu.

# !**·] 8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu •i*'i 35 siitä, että savukaasupesuri (1) on dieselvoimalaitoksen savukaasu- pesuri. 8 117324