HU202424B - Method for removing the contaminations of smoke - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás füst szennyező anyagainak eltávolítására, különösképpen kén-dioxid eltávolítására olyan vízzel nedvesített, por alakú kalcium- vagy magnézium-oxidon -hidroxidon, -karbonáton vagy dolomiton (a továbbiakban bázikus kezelóanyag) való kezeléssel, amely a füsttel közvetlenül érintkezésbe hozva ismert kémiai reakció révén abszorbeálja a füst szennyező anyagait, különösképpen a savakat, majd a tisztított gáznak a kezelésre használt anyagtól való elkülönítésével. Az igy kezelt gáz a légtérbe engedhető.

A szöbanforgó füst különösképpen a kéntartalmú szénnel fűtött ipari kazánokból kibocsátott füst, például a Gardanne-szénnel fűtött kazánok füstje lehet. Az ilyen szenek elégetésekor tisztítás híján 4000 ppm (12 g/m³) nagyságrendű kén-dioxid tartalmú gázok keletkeznek. (A leírásban m³ megjelölésen mindig normál ra’-t értünk.) Természetesen ezeket a gázokat a légtérbe való kiengedés előtt tisztittatni kell.

A füst és a por alakú bázikus kezelőanyag, különösképpen a mész, ismert eljárás szerint úgy hozhatók egymással közvetlenül érintkezésbe, hogy a tisztítandó gázt a bázikus anyagot tartalmazó fluidágyon engedik át. Ennek az eljárásnak az β hátránya, hogy bár magas tartózkodási időt igényel, mégis korlátozott eredménnyel jár.

Más eljárás szerint por alakú bázikus kezelőanyag vizes szuszpenzióját használják permet formájában a reakciótoronyban. Ennek az eljárásnak az a hátránya, hogy jelentős mennyiségű vizet kell elpárologtatni, aminek során a gázok is jelentősen lehűlnek, ezen kívül az eljáráshoz szükséges berendezés drága és helyigényes.

A 4 273 750. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban egy száraz tisztítási eljárást ismertetnek, amelynél a reagenshez vizet nem adagolnak.

A 2 943 468. számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírásban füet kéntelenitésére szolgáló berendezést ismertetnek. A berendezésbe mésztejet vagy mészkövet táplálnak be, és a füstöt a mosótoronyban viz elpárologtatósával lehűtik. Itt a viz bevezetése folytán tehát nedves eljárásról van szó, amely ugyancsak eltér a találmány szerintitől. Ezen túlmenően ennek az eljárásnak a hátrányait már magában a leírásban is ismertetik.

A 2 727 196. számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírásban szilárd abszorbens termék előállítására vonatkozó eljárást ismertetnek, illetve e termék felhasználását írják le. A termék előállítására vasés kalciumtartalmú vegyületeket vízzel vagy kénsavtartalmú oldattal elegyítenek, majd · a vizet fluidágyas reaktorban elpárologtatják az elegyból. Magának a kezelőanyagnak az előállítása több műveletből áll, és meglehetősen bonyolult. A kapott anyaggal a kéntelenitést fluidágyas reaktorban végzik, amely eljárás hátrányait az előzőekben ismertettük.

A találmány célja az ismert eljárások hátrányainak kiküszöbölése. Ez az előzőekben, a találmány tárgyának megjelölésénél ismertetett típusú félszáraz eljárással érhető el. Az eljárás lényege, hogy a száraz (vízmentes) kezelóanyaghoz 7 - ±2 törnegX vizet adunk, igy az anyag por alakú marad, majd a reakció- és száritótoronyban felfelé haladó füstbe diszpergáljuk.

A találmány tárgya eljárás füst szenynyezö anyagainak eltávolítására, különösképpen kén-dioxid eltávolítására bázikus kezelőanyag alkalmazásával oly módon, hogy a füstöt és a kezelóanyagot közvetlen érintkezésbe hozzuk egymással, a füst szennyező anyagait, különösen a savakat a kezelőanyagon abszorbeáljuk, majd a tisztított gázt a kezelőanyagtól való elkülönítés után a légtérbe vezetjük, azzal jellemezve, hogy bázikus kezelőanyagként legfeljebb 400 μ, előnyösen 50-100 μ szemcseméretű kalciumvagy magnézium-oxidot, -hidroxidot vagy -karbonátot vagy dolomitot alkalmazunk, ezt a kezelóanyag tömegére számított 7-12 tömegX viz rápermetezésével megnedvesítjük, és a nedvesítés után is por alakú kezelőanyagot a tisztítandó, legalább 130 °C hőmérsékletű füstnek a reakció- és száritótoronyban felfelé haladó áramában diszpergáljuk, a tisztított gázt és a kezelóanyagot elválasztjuk, a gázt a légtérbe engedjük, és kívánt esetben a folyamatban már részt vett kezelőanyagot friss kezelőanyaggal kiegészítve és 7-12 tömegX vízzel nedvesítve ismételten felhasználjuk.

A találmány szerinti eljárás egyetlen lépésben végezhető, és a száraz reagenst egy egyszerű felületi nedvesítés után száraz termékként injektáljuk egy a száraz eljárásnál használatossal lényegében megegyező reaktorba.

A találmány valamennyi ismert eljárástól határozottan különbözik a következő fő jellemzőkben:

- az új, és recirkuláltatott, száraz, vízmentes reagenshez 7-12 tömegX vizet adagolunk, igy a felület nedvesitését érjük el, a felületről a viz a meleg, kezelendő gázban elpárologva a szemcsék szétrepedését okozza, ezáltal olyan új többlet reaktív felület szabadul fel, amely még nem reagált, ennek köszönhetően jobb a hatékonyság az olyan klasszikus száraz eljáráshoz képest, mint amely például az előzőekben említett amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásból ismeretes.

Másrészt, a gázok lehűlése, amely a viz elpárolgásához szükséges hő abszorpciójának következménye, elősegíti a szennyező SOz elnyelését a reaktív anyagon, annál is inkább, mivel a gáz hőmérséklete megközelíti a harmatpontot. Az eljárás eredetiségét éppen az az ötlet adja, hogy a vizet a száraz reaktív anyaggal keverjük össze, anélkül, hogy meg kellene változtatni a reaktív anyag kezelésére alkalmas berendezést, amely ugyanaz marad mint a száraz termék használata esetén. Nincs szükség olyan más típusú berendezésre, amely szuszpenziók vagy iszapszerü anyagok esetén szükséges, mint amilyen a mésztej. Ezért nem lépjük túl a 10-12% viz hozzáadását. Előnyösen mintegy 10% vizet alkalmazunk.

A találmány lehetővé teszi:

- a reaktív anyag hatékonyságának növelését (felület-nyereség révén)

- az egyszerűséggel járó előnyök megőrzését és a száraz eljárás költségeinek megőrzését,

- a gáz hőmérsékletének az optimális reakcióhőmérséklethez és a kéntartalmú termékek elnyelési hőmérsékletéhez közelítését, és

- a reaktív anyag felhasználásának a sztöchiometriai minimumhoz való közelítését, a nedves eljárásokhoz hasonlóan. Összefoglalva elmondhatjuk, hogy a két különféle eljárás, a száraz és a félnedves eljárás ismeretében sem jutott eszébe eddig senkinek, hogy a reaktív anyaghoz egy tudatosan kis mennyiségű vizet adagoljon anélkül, hogy a reaktív anyag száraz anyagként való viselkedésén változtatna, és ily módon egyesítse a két eljárás előnyeit, vagyis

- a száraz eljárás egyszerűségét, és

- a nedves eljárás hatékonyságát: alacsony hőmérsékleten való végrehajthatóságát és jobb reaktív anyag felhasználását. Azáltal, hogy a reaktív anyag elnyelő felületét felújítjuk, kezelőanyag-megtakaritás is elérhető.

A találmány szerinti a száraz reaktív anyaghoz (reagenshez) hozzáadott viz (7-12%, konkrét mennyisége függ:

- a bemenő gáz hőmérsékletétől, amelynek elegendően magasnak kell lennie az elpárologtatáshoz,

- a kívánt hatékonyságtól, és az elpárolgás utáni kívánt hőmérséklettől, és

- attól, hogy a reagens megőrzi-e száraz anyagként való viselkedését.

A fentiek ismeretében megállapítható, hogy a nedves és a ezáraz eljárások ismeretében szakembertől sem várható el az a felismerés, hogy a kezelőanyagon olyan változtatást eszközöljön, miáltal az hatékonyabb lesz. Ez ugyanis nem a száraz vagy a nedves eljárás valamely új minőségű megvalósítási módja, sőt, az a felismerés volt szükséges, hogy a viz hozzáadása szükséges, ennek ellenére sem válhat a kezelóanyag olyan állapotúvá mint amilyen a nedves eljárásoknál szokásos.

A találmány szerinti eljárásban alkalmazott tornyok már néhány alkalmazási területen ismertek. A tornyok vertikálisak, magasságuk nagy, ezáltal a tisztítandó füst~gyors áramban haladhat felfelé. A füst szennyező anyagaival reakcióba lépő por alakú terméket konvergens-divergens diszperzióképző eszköz (Venturi-csó, nyakán lefelé áramoltatva bocsátjuk, illetve diszpergáljuk a toronyba.

Az a tény, hogy a találmány értelmében a por alakú bázikus kezelőanyagba vizet adunk mielőtt azt az oszlopba diszpergálnánk lehetővé teszi, hogy a bázikus anyag és a savas füst között az oszlopon való együttes felemelkedés közben létrejöjjenek a reakciók, anélkül, hogy a füst fölöslegesen lehűlne. Ha azonban az előzőekben említett konvergens-divergens diszpergáló eszközből a reaktív diszperziót felfelé áramló vízbe juttatnánk, a gőz a találmány szerinti megoldástól eltérően fölöslegesen lehűlne. Ebben az utóbbi esetben, mivel a viz mennyisége a reagenshez képest igen nagy, a füst lehűlése túlságosan nagy lenne.

Ezzel ellentétben a találmány szerinti eljárás értelmében csak viszonylag kis menynyiségű vizet kell alkalmazni, a viz mennyisége a bázikus kezelőanyag tömegének 7-12%-a, a pontos arány attól is függ, hogy a kérdéses bázikus anyag friss-e vagy friss anyag reciklizált termékkel alkotott elegye-e, azaz olyan anyaggal alkotott elegy, amely az eljárásban már részt vett.

Ilyen vízmennyiség alkalmazása elegendő ahhoz, hogy a bázikus kezelőanyag a füstben lévő kén-dioxiddal reagáljon, miközben a gázokat viszonylag kevéssé hűti le, a lehűlés mértéke csak 25 °C körüli. Ezen kívül elkerüljük azt, hogy a füst vízzel telítődjön, ezáltal megelőzzük az oszlopban való kondenzálás veszélyét. A vizet kizárólag arra a helyre tápláljuk be, ahol az hasznos.

Bázikus kezelőanyagként tehát 7-12% vízzel nedvesített kalcium- vagy magnézium-oxidot, -hidroxidot, -karbonátot vagy dolomitot alkalmazunk, illetve a folyamatban már részt vett por alakú bázikus kezelőanyagot és a szenek égetésekor a füstbe kerülő, és onnan a bázikus kezelóanyaggal együtt kiülepedő bázikus anyagokat (szén-hamut) megfelelő mennyiségű friss bázikus kezelőanyaggal kiegészítve (amelyek vízmentesek) a fentivel azonos nedvesítés után ismét felhasználjuk.

A nedvesítést úgy végezzük, hogy a vizet a nedvesítendő anyagra permetezzük, majd előnyösen, forró dobban elegyítjük.

A recirkuláltatás aránya elsősorban gazdasági megfontolások alapján célszerűen 60-80%, de ettől eltérő is lehet. Például ha 12 g/m³ SOz tartalmú, 150 °C hőmérsékletű gáz kezelésére alkalmazott fries bázikus kezelőanyag mennyisége 10-20 g/m³, a reciklizálté mintegy 80 g/m³, a friss bázikus kezelőanyag mennyisége az összes bázikus kezelóanyag 12-25%-a. Elvégezhető az eljárás reciklizálás nélkül, pusztán friss bázikus kezelőanyaggal is, de ez természetesen a gazdaságosságot rontja.

-3HU 202424 Β ο

Ami az önmagában ismert reciklizálás alkalmazását illeti, a folyamatban már részt vett bázikus kezelóanyagnak a reakcióoszlop aljába való visszavezetése révén ennek 80% körüli alkalmazási hatékonysága mellett a kénmentesítés hatékonysága legalább 90%.

A fentieken túlmenően, ha füstben bázikus por van jelen - például a Gardanne-szenek elégetése esetén - a bázikus port a por alakú bázikus kezelőanyaggal együtt reciklizálva lényeges mennyiségű friss kiegészitö anyagot, például meszet takaríthatunk meg.

A reakcióoszlopba bevezetett füst hőmérséklete általában 130-300 °C, a távozó füstnek is 90-100 °C fölötti hőmérsékletűnek kell maradnia. A bázikus kezelőanyag nedvesítésére használt vízmennyiség elpárologtatósa folytán a bevezetett füst a reakcióoszlopon való áthaladás során mintegy 25 °C-nyit hűl.

350 - 5000 ppm (1-15 g/m³) kén-dioxid tartalmú füstök találmány szerinti eljárással való kezelése esetén a kéntelenités mértéke általában 90% feletti.

A következő példában egy berendezést ismertetünk, amelyben a találmány szerinti eljárás megvalósítható. A berendezést az 1. ábrán mutatjuk be.

A vertikális 1 reakció- és szárítótorony alján a 2 konvergens és 3 divergens elemből álló 2-3 diszpergáló eszköz (Venturi-csó) van. A por alakú bázikus anyagot a 2-3 diszpergáló eszköz 4 nyakának szintjén vezetjük be az oszlopba. A tisztítandó gázt, például kéntartalmú szénnel fűtött kazánból érkező füstöt az 1 reakció- és száritótorony alján az 5 bemenő vezetéken vezetjük be. A bázikus kezelóanyagot, például a por alakú meszet a 6 vezetéken, a 7 tárolótartályon, a 8 töltógaraton, majd annak az aljából a 9 adagolócsigán át visszük be az oszlopba. A meszet - mielőtt azt a 2-3 diszpergáló eszköz 4 nyakánál betáplálnánk az oszlopba - a 10 készülékben a 11 vezetéken pontosan meghatározott áramlási sebességgel bepermetezett vízzel megnedvesítjük. (A nedvesítés mértékét a mész- és vízbevezetés arányával szabályozzuk.) Amint azt az előzőekben említettük, az alkalmazott víz mennyisége a mész tömegének 7-12%-a, azaz 1 m³ 150 °C-os, 4000 ppm kén-dioxidot tartalmazó füstre számítva 10 g körüli mennyiségű. A nedvesített mész részben a 7 tárolótartályból adagolt friss meszet, részben a 12 visszatápláló vezetéken a 10 készülékbe juttatott reciklizált meszet tartalmazza. így például 10-20 g/m³ füst mennyiségben alkalmazott kiegészítő mészmennyiség mellett 80 g/m³ körüli menynyiségű reciklizált meszet alkalmazunk. A reciklizált mész mennyiségében a bázikus hamu is benne foglaltatik. Ezzel a módszerrel a 6 vezetéken bevitt kiegészítő mész gazdaságosan használható fel, és a füst kén-dioxid tartalmának maximális abezorbeálására használható.

A 10 készülék és a 2-3 diszpergáló eszköz 4 nyaka közé a 10a elődiszpergáló részt iktatjuk be, amelynek szerepe a reakcióoszlopba jutó mész tökéletes homogén eloszlásának biztosítása.

Az 1 reakció- és száritótorony kimenete a 13 porleválasztó szeparátorhoz kapcsolódik, amelynek 14 .gáz* kimenete a 15 vezeték révén a 16 poreltávolitó berendezéshez, például elektrofilterhez kapcsolódik. A 13 porleválasztó szeparátor 17 .anyag* kivezetése a 18 töltógaratot táplálja, amelyből 19 adagolócsigán át az előzőekben említett 12 visszatápláló-vezetékbe jut az anyag. A 13 porleválasztó szeparátorból táplált 20 töltőgaratból a 21 betáplálást szabályozó szelepen a füstből kiválasztott hamu és lúgos anyag egy részét a 22 és 23 vezetékekben eltávolíthatjuk és a 24 hulladéktároló silóban tárolhatjuk. A silóban tárolt szulfát, hamu keveréket időszakosan a 25 járművel eltávolíthatjuk.

A 16 poreltávolitó berendezés (elektrofilter) 26 gázkivezetője a 27 ventillátoron át a tisztított füstöt eltávolító 28 kéménnyel kapcsolatos. A 16 poreltávolitó berendezés (elektrofilter) 29 garatjában összegyűlő finom por ugyancsak a 24 hulladéktároló silóba vezethető a 30 szabályozó szelepen a 31 és az előzőekben említett 22 és 23 vezetékeken át. A 22, 23 és 31 vezetékek előnyösen pneumatikus szállítási rendszerűek.

Megjegyezzük, hogy a 10 készülékben a mészhez, azaz a kiegészítő meszet és a hamut is tartamazó reciklizált mész elegyéhez viszonylag kis mennyiségű - a száraz termék tömegére vonatkoztatva 7-12% - vizet adunk, amely vízmennyiség a 10a elődiszpergáló rész hatásával együtt lehetővé teszi, hogy a kezelőanyag az 1 reakció- és száritótoronyba por formájában, agglomerátumképzés nélkül jusson. A 10 készülék erre a célra további speciális eszközzel van ellátva. Ez lehetővé teszi, hogy a kezelőanyag a' 2-3 diszpergáló eszköztől a torony teljes magasságában kitűnő megoszlású legyen, és eközben a diszperzió ne hűljön le túlságosan.

1, Példa g/m³ kén-dioxid tartalmú füetöt kezelünk a találmány szerinti eljárással az előzőekben leirt berendezésen.

A bemenő géz hőmérséklete 150 °C, a távozó gázé 125 °C. Bázikus kezelőanyagként 10% vízzel nedvesített meszet alkalmazunk. Az alkalmazott friss bázikus anyag mennyisége 15 g/m³, a reciklizált mész és hamu 80 g/m³. Így 90%-os kéntelenitést érünk el.

2. Példa éven át kísérleti üzemi vizsgálatot folytattunk a találmány szerinti eljárás alkalmazásával. A kísérleti üzemben 3 MW-os kemencében 6% kéntartalmú Gardanne szenet (dél-franciaországi nagy kéntartalmú szén) égettünk, és az ennek során 10 000 m³/óra mennyiségben keletkező füstöt kéntelenítettünk. Az eljárás során alkalmazott bázikus kezelőanyagok: kalcium-oxid, kalcium-hidroxid, kalcium-karbonát, magnézium-hidroxid és egyéb kalcium- vagy magnézium-oxid tartalmú anyagok.

Az alkalmazott bázikus kezelőanyagok részecskemérete:

kalcium-hidroxid: legfeljebb 100 μ, kalcium-oxid: legfeljebb 200 μ, kalcium-karbonát: legfeljebb 400 μ, előnyösen általában bármely bázikus kezelőanyagnál 50-100 μ.

Néhány jellemző vizsgálat adatait az alábbi táblázatban közöljük.

A vizsgálat száma	A kemencéből kijövőfüst S-tartalma (g/m3)**	A találmány szerinti eljárással kezelt füst S-tartalma (g/m3)	Eltávolított Sztöchiometrikus
S-tartalom (X)	arány*
461.	1,74	0.262	84.9	1.07
467.	1.57	0.067	95.7	1.23
478.	1.92	0.005	99.7	1.56
479.	2.03	0.113	94.4	1.44
487.	1.91	0.286	85.1	0.97
488.	1.844	0.071	96.1	1.07
489.	1.90	0.150	92.1	1.04

* Sztöchiometrikus arányon a kezelőanyagban lévő kalcium (és/vagy magnézium) és a találmány szerinti eljárással tisztított füst kéntartalmának atomarányát (Ca/S) értjük.

** A kéntartalom ekvivalens az 1/2 SOz tartalommal.

A táblázatban megadotthoz hasonló eredményt értünk el a 350 - 500 ppra (1-15 g/m³) kén-dioxidot tartalmazó füstök kezelésénél.

1. összehasonlító példa

A 2. példában leirt eljárást követjük, de a bázikus kezelőanyagot nem nedvesítjük meg. A kéntelenités mértéke igy csak 30X. A bázikus kezelőanyag mennyiségének bármely növelésével a kéntelenités mértéke legfeljebb 40%-ig növelhető.

Ha a reciklizált anyagot illetve a hozzáadott frisB bázikus kezelőanyagot nem a megjelölt 7-12X vízzel nedvesítjük meg, a kéntelenités ugyancsak nem éri el a 2. példában megadott értéket.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás füst szennyező anyagainak eltávolítására, különösképpen kén-dioxid eltávolítására bázikus kezelöanyag alkalmazásé- 5 val oly módon, hogy a füstöt és a kezelőanyagot közvetlen érintkezésbe hozzuk egymással, a füst szennyezőanyagait, különösen a savakat a kezelőanyagon abszorbeáljuk, majd a tisztított gázt a kezelóanyagtól való 10 elkülönítés után a légtérbe vezetjük, azzal jellemezve, hogy bázikus kezelőanyagként legfeljebb 400 μ, előnyösen 50-100 μ szemcseméretü kalcium- vagy magnézium-oxidot, -hidroxidot vagy -karbonátot vagy dolomitot 15 alkalmazunk, ezt a kezelőanyag tömegére számított 7-12 tömegX viz rápermetezésével megnedvesitjük, és a nedvesítés után is por alakú kezelóanyagot a tisztítandó, legalább 130 °C hőmérsékletű füstnek a reakció- és 20 száritótoronyban felfelé haladó áramában diszpergáljuk, a tisztított gázt és a kezelóanyagot elválasztjuk, a gázt a légtérbe engedjük, és kivánt esetben a folyamatban már részt vett kezelóanyagot friss kezelőanyaggal 25 kiegészítve és 7-12 tömegX vizzel nedvesítve ismételten felhasználjuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kezelőanyag tömegére számítva 10X vizet alkalmazunk. 30
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kezelőanyagként friss por alakú bázikus anyag és a folyamatban már részt vett reciklizált anyag elegyét alkalmazzuk. 35
4. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 150 °C hőmérsékletű, 12 g//nm³ kén-dioxid tartalmú füstöt kezelünk,

   1 nm³ füstre számítva kezelóanyagként 10-20 g kiegészítő mész, 80 g reciklizált mész 40 és hamu keverék és 10 g viz elegyét alkalmazzuk.

   Kiadja az Országos Találmányi Hivatal, Budapest A kiadásért felel: dr. Szvoboda Gabriella osztályvezető