FI79035B - Foerfarande och anordning foer kalcinering av kalk vid avlaegsnande av gasformiga svaveloxider fraon roekgaser. - Google Patents

Description

1 79035

Menetelmä ja sovitelma kalkin kalsinoimiseksi poistettaessa kaasumaisia rikin oksideja savukaasuista

Keksinnön kohteena on menetelmä kalkin kalsinoimi-5 seksi poistettaessa kaasumaisia rikin oksideja savukaasuista, jossa menetelmässä jauhemainen kalkki, kuten kal-siumkarbonaatti ja/tai kalsium-magnesiumkarbonaatti kaisi-noidaan kalsiumoksidiksi syöttämällä se kattilan tuiipe-sään, jolloin tulipesän lämmön vaikutuksesta muodostunut 10 kalsiumoksidi savukaasuihin sekoitettuna reagoi savukaasuissa olevien rikin oksidien kanssa muodostaen pölymai-sessä muodossa savukaasuista erotettavissa olevaa kalsium-sulfiittia ja/tai -sulfaattia.

Tällainen menetelmä on tunnettu mm. US-patenteista 15 4 519 995 ja 4 559 211. Kummassakin julkaisussa on esitet ty menetelmä, jossa kattilan tulipesään syötetään jauhemaista kalkkia, joka tulipesässä olevan lämmön vaikutuksesta kalsinoituu kalsiumoksidiksi ja savukaasujen mukana virratessaan reagoi savukaasuissa olevien rikin oksidien 20 kanssa. Muodostunut kalsiumsulfiitti ja -sulfaatti, joka on pölymäisessä muodossa, poistetaan savukaasuista pussi-tai sähkösuotimella ennen savukaasujen johtamista ilmakehään.

Kummassakin julkaisussa esitetyn ratkaisun heikkona 25 puolena on, että kalkin syöttö kattilaan joudutaan valitsemaan kattilan geometrian ja muiden jo kiinteästi ja muuttamattomasta olevien asioiden perusteella riippumatta siitä, onko kalkinsyötölle käytettävissä oleva paikka ri-kinpoistoprosessin kannalta merkityksellisen kalsinoinnin 30 suhteen optimaalinen tai edes käyttökelpoinen. Edelleen tällä tavalla kattilaan syötettynä kalkki saattaa liata kattilan lämpöpintoja heikentäen sen hyötysuhdetta ja käytettävyyttä. Kalkin viipymä kattilassa ja siten kalsinoin-nille merkittävä reaktioaika sekä kalkkiin vaikuttava läm-35 pötila riippuvat pelkästään kattilan lämpöteknisten seik- 2 79035 kojen pohjalta tehdystä suunnittelusta, jossa ei mitenkään ole otettu huomioon rikinpoistomenetelmän tarvitsemaa kal-sinoimisreaktiota ja siten useimmissa tapauksissa kaisi-nointi jää puutteelliseksi tai kalkki sintrautuu liian 5 korkean lämpötilan vuoksi osittain reaktiokyvyttömäksi. Erityisesti öljykattiloissa, joissa lyhyt viive heikentää kalsinointitulosta merkittävästi ja joissa likaantuminen aiheuttaa hiilikattiloita enemmän hankaluuksia, ei julkaisussa esitettyjä menetelmiä useinkaan voida 10 soveltaa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä kalkin kalsinoimiseksi rikin poistoa varten siten, että kalkki voidaan kalsinoida reaktion kannalta sopivissa olosuhteissa ja että samalla vältetään kattilan likaantu-15 minen ja siitä aiheutuvat teho- ja käytettävyyshäiriöt. Tämä saadaan keksinnön mukaisesti aikaan siten, - että kalkki johdetaan ainakin yhteen kattilan tu-lipesässä sijaitsevaan savukaasuista erotettuun reaktioti-laan, jossa se kalsinoituu tulipesän lämpötilan vaikutuk- 20 sesta, - että muodostunut kalsiumoksidi johdetaan edelleen savukaasuista erotettuna kattilan lämpöpintojen ohi ja - että kalsiumoksidi syötetään savukaasuihin erillisessä kattilan jälkeen sijaitsevassa reaktiotilassa, 25 jossa se reagoi rikin oksidien kanssa.

Keksinnön olennaisena ajatuksena on, että kalsino-inti suoritetaan käyttämällä hyväksi kattilan tulipesän lämpötilaa pitäen kuitenkin kalkki erillään tulipesästä ja savukaasuista, jolloin kalkin virtaus on riippumaton savu-30 kaasujen virtausnopeudesta tulipesässä ja kalkin viipymä-aika reaktiotilassa ja reaktiotilaan vaikuttava tulipesän lämpötila voidaan valita kalsinoinnin kannalta optimaalisesti. Kun kalkki edelleen johdetaan reaktiotilasta lämpö-pintojen ohi erilliseen reaktiotilaan, jossa se vasta se-35 koittuu savukaasuihin, vältytään lämpöpintojen likaantumi- 3 79035 seita ja siitä aiheutuvilta haitoilta. Vastaavasti voidaan kalsiumoksidin ja rikin oksidien reaktio-olosuhteet säätää reaktioiden kannalta optimaaliseksi ja siten saada entistä parempi rikinpoistotaso.

5 Keksinnön kohteena on edelleen sovitelma menetelmän toteuttamiseksi, johon sovitelmaan kuuluvat syöttövälineet kalkin syöttämiseksi kattilan tulipesään ja sovitelinalle on tunnusomaista, - että siihen kuuluu ainakin yksi kattilan tulipe-10 sässä sijaitseva kalsinointireaktori, jonka sisätila on erotettu savukaasuista, - että syöttövälineet ovat kytkettävissä syöttämään kalkkia kuhunkin kalsinointireaktoriin, - että kuhunkin kalsinointireaktoriin on kytketty 15 poistokanava kalsiumoksidin johtamiseksi kattilan lämpö- pintojen ohi ja - että kukin poistokanava on kytketty johtamaan kalsiumoksidi savukaasuihin kattilan jälkeen sijaitsevassa erillisessä reaktorissa.

20 Tällaisessa sovitelmassa kalkki voidaan helposti syöttää putkea pitkin esimerkiksi paineilmalla tai muulla kantokaasulla tulipesässä olevaan yhteen tai useampaan reaktoriin, jotka yksinkertaisimmassa muodossaan ovat sopivaan paikkaan kattilaan sijoitettuja putkia ja edelleen 25 saman kaasumaisen väliaineen avulla reaktorista poistoput-kea pitkin ulos kattilasta ilman kattilan lämpöpintojen likaantumista, jolloin kalsinoitumisen aikana muodostunut kalsiumoksidi voidaan johtaa poistoputkea pitkin varsinaiseen rikinpoistoreaktoriin, jonka reaktio-olosuhteet on 30 säädetty reaktioiden kannalta optimaalisiksi.

Keksintöä selostetaan lähemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio esittää kaavamaisesti keksintöä sovellettuna tavanomaiseen kattilaan ja sitä seuraavaan aktivointireak-35 toriin.

4 79035

Kuviossa on numerolla 1 esitetty kaavamaisesti tavanomainen voimakattila, jonka osat ja toiminta ovat yleisesti tunnettuja eikä niitä näin ollen tässä tarkemmin selvitetä. Kattilassa 1 sen tulipesässä palavasta poltto-5 aineesta muodostuvat savukaasut virtaavat kattilan läpi ja poistuvat savukaasukanavaa 2 pitkin aktivointireaktorin 3 alapäähän ja reaktorin läpi virrattuaan edelleen sen yläpäässä olevaa kanavaa 4 pitkin pölynpoistoon ja edelleen savupiipun kautta ilmakehään. Pölynpoistolaitteet ja nii-10 den käyttö kattiloiden tuhkan ja muun pölyn poistoon ovat yleisesti tunnettuja eikä niitä sen vuoksi tarkemmin selvitetä.

Kattilan 1 tulipesään syöttökanavaa 5 pitkin syötetään jauhemaisessa muodossa olevaa kalsiumkarbonaattia, 15 kalsium-magnesiumkarbonaattia tai muuta sopivaa kalkkilaa-tua paineilman tai jonkin muun käytettävissä olevan kaasumaisen väliaineen avulla. Syöttökanava 5, jonka sisäpuoli on erotettu kattilan 1 tulipesän savukaasuista, johtaa kalkin putkimaiseen pitkänomaiseen kalsinointireaktoriin 20 6, jonka sisätila eli reaktiotila on myöskin erotettu tu lipesän savukaasuista. Virratessaan kaasumaisen väliaineen mukana kalsinointireaktorin 6 läpi kalsinoituu kalkki kattilan 1 tulipesässä olevan lämpötilan vaikutuksesta kaisi-umoksidiksi, joka poistuu kalsinointireaktorin toisesta 25 päästä edelleen tulipesän savukaasuista erotettuna poisto-kanavaa 7 pitkin ja syötetään suuttimen 8 kautta aktivointireaktorin 3 alaosaan kalsiumoksidin sekoittamiseksi reaktorin 3 läpi virtaaviin savukaasuihin. Suuttimesta 8 myötävirtaan savukaasujen virtaussuunnassa savukaasuihin 30 syötetään edelleen putken 9 ja suuttimen 10 kautta vettä kalsiumoksidin ja rikin oksidien välisten reaktioiden tehostamiseksi ja reaktion tuloksena syntynyt pölymäinen kalsiumsulfiitti ja -sulfaatti poistuvat savukaasujen mukana reaktorin yläpäästä kanavaa 4 pitkin pölysuodattimes-35 sa erotettavaksi.

5 79035

Kalsinointireaktori 6 voi olla kuvan mukaisesti kattilan tulipesässä edestakaisin kulkeva yksinkertainen putkimainen reaktori, jolloin kalkin viive kalsinoitumis-vaiheessa saadaan helposti halutuksi ja toisaalta putki-5 mainen reaktori on helppo sijoittaa jo olevien kattiloiden rakenteisiin. Kalsinointireaktoreita 6 voi olla myös useampia rinnakkain, jolloin niiden pituus voidaan mitoittaa pienempää viipymävaihtelua varten ja käyttää yhtä tai useampaa kattilan kuormitustilanteen ja siten tarvittavan 10 kalkkimäärän mukaan. Vastaavasti kalsinointireaktorin 6 pituus voidaan mitoittaa maksimikuormitusta vastaavan kalkkimäärän kalsinointia varten sopivaksi ja kuormituksen vaihdellessa säätää kalkkivirtauksen nopeutta tai kaasumaiseen väliaineeseen aikayksikössä syötettävän kalkin 15 määrää kalkinsyötön sopeuttamiseksi polttoaineen kulutuk sen suhteessa syntyvien rikin oksidien määrään.

Kalsinointireaktori 6 voi tietenkin olla muodoltaan toisenlainen ja se voi mm. liittyä kattilan seinärakenteeseen siten, että reaktorin pinnasta osa muodostaa osan 20 seinää ja osa pinnasta on tulipesään päin lämmön siirtämiseksi. Kalkinsyöttö reaktorin läpi voidaan toteuttaa myös esimerkiksi mekaanisesti tai jollakin muulla tavalla, kunhan reaktorin lämpötila on kalsinoinnin kannalta sopiva ja kalkin viipymä kalsinointireaktorissa 6 riittävä. Edelleen 25 kalsinoitumisen tuloksena oleva kalsiumoksidi voidaan syöttää erilaisilla tavoilla erilaisiin savukaasujen rikinpoiston yhteydessä käytettyihin reaktoreihin joko sellaisenaan esimerkiksi mekaanisesti tai kaasumaisen tai nestemäisen väliaineen avulla. Keksintöä on edellä seios-30 tettu erään sovellutusesimerkin avulla eikä keksintö mil lään tavalla ole sidottu siihen. Kattilasta riippuen kalsinointireaktorin sijainti kattilan tulipesässä ja rakenne sekä kalkin syöttö kalsinointireaktoriin ja siitä pois sekä edelleen varsinaiseen rikinpoistovaiheeseen voidaan ιοί 5 teuttaa eri tavoin patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (7)

1. Menetelmä kalkin kalsinoimiseksi poistettaessa kaasumaisia rikin oksideja savukaasuista, jossa menetel- 5 mässä jauhemainen kalkki kuten kalsiumkarbonaatti ja/tai kalsium-magnesiumkarbonaatti kalsinoidaan kalsiumoksidiksi syöttämällä se kattilan (1) tulipesään, jolloin tulipesän lämmön vaikutuksesta muodostunut kalsiumoksidi savukaasui-hin sekoitettuna reagoi savukaasuissa olevien rikin oksi-10 dien kanssa muodostaen pölymäisessä muodossa savukaasuista erotettavissa olevaa kalsiumsulfiittia ja/tai -sulfaattia, tunnettu siitä, - että kalkki johdetaan ainakin yhteen kattilan (1) tulipesässä sijaitsevaan savukaasuista erotettuun 15 reaktiotilaan, jossa se kalsinoituu tulipesän lämpötilan vaikutuksesta, - että muodostunut kalsiumoksidi johdetaan edelleen savukaasuista erotettuna kattilan (1) lämpöpintojen ohi ja - että kalsiumoksidi syötetään savukaasuihin eril-20 lisessä kattilan (1) jälkeen sijaitsevassa reaktiotilassa, jossa se reagoi rikin oksidien kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalkki syötetään mainittuun reaktiotilaan ja muodostunut kalsiumoksidi poistetaan mai- 25 nitusta reaktiotilasta kaasumaisen väliainevirtauksen avulla.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, t unnettu siitä, että kalsinoitumista säädetään säätämällä kaasumaisen väliaineen lämpötilaa.

4. Sovitelma patenttivaatimuksen 1 mukaisen mene telmän soveltamiseksi, johon sovitelmaan kuuluvat syöttö-välineet (5) kalkin syöttämiseksi kattilan (1) tulipesään, tunnettu siitä, - että siihen kuuluu ainakin yksi kattilan (1) 35 tulipesässä sijaitseva kalsinointireaktori (6), jonka si- 7 79035 Sätilä on erotettu savukaasuista, - että syöttövälineet (5) ovat kytkettävissä syöttämään kalkki kuhunkin kalsinointireaktoriin (6), - että kuhunkin kalsinointireaktoriin (6) on kyt-5 ketty poistokanava (7) kalsiumoksidin johtamiseksi kattilan (1) lämpöpintojen ohi ja - että kukin poistokanava (7) on kytketty johtamaan kalsiumoksidi savukaasuihin kattilan (1) jälkeen sijaitsevassa erillisessä reaktorissa (3).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ainakin yksi kalsinointireak-tori (6) on muodoltaan pitkänomainen putkimainen kanava, jonka toiseen päähän kalkki syötetään ja toisesta päästä kalsinoitumisen aikana muodostunut kalsiumoksidi poiste- 15 taan syötettäväksi edelleen savukaasuihin.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että syöttövälineisiin kuuluvat välineet kalkin syöttämiseksi kaasumaisen väliaineen avulla kalsinointireaktorin (6) toiseen päähän, kalsinointire- 20 aktorin (6) läpi ja sen toisesta päästä edelleen poistokanavaa (7) pitkin savukaasuihin.

6 79035

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että syöttövälineisiin kuuluvat välineet kalkin syöttämiseksi mekaanisesti kalsinointire- 25 aktorin (6) toiseen päähän ja kalsinointireaktorin (6) lä-pi* 8 79035