IT9067557A1 - Procedimento a secco per il trattamento di gas di scarico della combustione - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E
del brevetto per Invenzione Industriale
La presente invenzione si riferisce ad un procedimento a secco per il trattamento dei gas di scarico della combustione scaricati da caldaie, forni, inceneritori di rifiuti e simili per il controllo dell'inquinamento dell’aria, e più irr particolare ad un procedimento per rimuovere i gas acidi, quali gli ossidi di zolfo (SOx) e il cloruro di idrogeno (HC1), dagli scarichi di combustione o dai gas della combustione, e ad un procedimento per rimuovere simultaneamente tali gas acidi e gli ossidi di azoto (NOx).
Devono ancora essere stabiliti procedimenti per la rimozione simultanea di SOx e NOx dai gas di combustione o dai fumi di combustione, cosicché questi ossidi vengono rimossi mediante differenti procedimenti individualmente. Tipico dei procedimenti di desolforazione è il processo con calce-gesso, nel quale il gas di scarico viene lavato con una sospensione di calce per assorbire SOx . Questo procedimento è maturato tecnicamente a completamento e viene attuato mediante parecchi apparecchi attuali, mentre il procedimento, che è del tipo umido, richiede acqua e il trattamento dell'effluente e del fumo bianco. Conseguentemente, si desiderano procedimenti a secco, i quali non devono soddisfare a questi requisiti. Tipico dei procedimenti a secco è il procedimento di desolforazione in forno, in cui un agente di desolforazione di Ca, quale CaCO3 o Ca(OH)2, viene introdotto direttamente nel forno di una caldaia funzionante a carbone polverizzato, un inceneritore di rifiuti o simile, per assorbire e rimuovere S02 e HC1 prodotti nel forno. Questo procedimento è completamente del tipo a secco, e perciò esente dai suddetti problemi del procedimento a umido, ma ha il gravissimo problema di avere una lenta efficienza di desolforazione. Attualmente, questo processo non è ancora stato messo in pratica.
D'altra parte, prevalentemente impiegato per la denitrazione è il processo di riduzione catalitica selettiva, che viene effettuato con l'impiego di ammoniaca come agente riducente e di un catalizzatore di titanio-vanadio, e che si è dimostrato utile in parecchi casi. E' noto un altro processo di denitrazione nel quale ammoniaca viene introdotta in una zona ad alta temperatura di almeno 900°C per rimuovere non cataliticamente NOx. Questo processo utilizza ammoniaca, oppure , a seconda delle condizioni interessate, un composto che produce ammoniaca per decomposizione termica, quale carbonato di ammonio, urea, formiato di ammonio, o ossalato di ammonio. Tuttavia, il processo richiede una maggiore quantità di tale agente riducente rispetto al processo catalitico ed ha una efficienza di denitrazione bassa,di soltanto circa il 50%.
Conseguentemente, nel caso in cui entrambi SOx e NOx debbano essere rimossi contemporaneamente, vengono impiegati in combinazione il processo a umido a base di calcio-gesso e il processo di riduzione catalitica selettiva con impiego di ammoniaca. Il processo combinato è stato attuato ampiamente ed è eccellente in quanto il processo raggiunge una elevata efficienza di desolforazione ed una elevata efficienza di denitrazione, mentre il processo, che è essenzialmente la combinazione di due procedimenti, non è sempre soddisfacente poiché il processo combinato è complesso, effettua la desolforazione mediante il metodo a umido ed ha sia un costo iniziale che un costo di funzionamento elevato.
La bassa efficienza del processo di desolforazione in forno viene considerata attribuibile alle seguenti cause.
Il processo di desolforazione in forno utilizza generalmente agenti di desolforazione di Ca, di cui tipici sono CaCO3 e Ca(OH)2.
Quando l'agente di desolfQrazione viene introdotto nella zona ad alta temperatura dei forni, hanno luogo le seguenti reazioni per l'assorbimento di SO2 . Decomposizione di CaCO3 o Ca(OH)2 nella zona ad alta temperatura:
(1)
(2) Assorbimento di SO2 da parte dell'agente di desolforazione nella zona ad alta temperatura:
(3)
Con la reazione della formula (3), tuttavia, la velocità di reazione di assorbimento di S02 diminuisce notevolmente con il tempo per le cause da (a) a (e) indicate in seguito.
(a) Con l'assorbimento di S02 si forma uno strato di CaSO4 sopra le suoerfici delle particelle di CaO, e lo strato riduce la velocità di reazione,
(b) con l'assorbimento di SO2, la concentrazione di S02 intorno alle superfici delle particelle di CaO si riduce, riducendo così la velocità di reazione,
(c) la temperatura interna dei forni generalmente si abbassa a valle di questi, cosicché la velocità di reazione si riduce con il diminuire della temperatura,
(d) generalmente, nel processo di desolforazione in forno, l'agente di desolforazione in forma di una polvere o di una sospensione viene introdotto in modo uniforme entro il forno, disperso e portato in contatto con il gas di scarico. Poiché questo contatto viene effettuato in uno spazio grande, l'efficienza di contatto è bassa,
(e) Poiché la reazione tra l'agente di desolforazione e il gas è determinata come velocità dall'area superficiale delle particelle dell'agente, si desidera che la dimensione delle particelle dell'agente di desolforazione sia minore per fornire una maggiore area superficiale per la reazione , mentre è tecni camente d ifficile disperdere uniformemente particelle fini entro il forno.
A causa di queste ragioni, il processo convenzionale di desolforazione in forno viene ritenuto inevitabilmente basso come efficienza.
Si ammette ora che il rapporto tra la quantità di Ca (moli/ora) introdotta nel forno e la quantità di SO2 gassoso (mole/ora) prodotto nel forno sia un rapporto molare equivalente Ca/S, (in seguito indicato come il "rapporto equivalente Ca/S"). Per esempio, secondo i dati attualmente resi pubblici dalla EPA [[Environmental Protection Agency, U.S.A. (Ente per la Protezione Ambientale)], l'efficienza di desolforazione del forno è circa il 60% per Ca/S = 3. Sembra che talebassa efficienza sia attribuibile alle precedenti cause; non viene ottenuta una desolforazione altamente efficiente a meno che queste cause non vengono eliminate.
Uno scopo della presente invenzione è quello di provvedere un processo di desolforazione a secco nel quale viene impiegato un agente di desolforazione specifico così da ottenere una elevata efficienza di desolforazione paragonabile a quella del processo a umido.
Un altro scopo dell'invenzione quello di provvedere un processo per la rimozione di SOx e NOx contemporaneamente, ad un basso costo , ognuno con una elevata efficienza.
La presente invenzione provvede un p rocesso la desolforazione in forno consiste nell 'introdurre un agente di desolforazione in un forno o in un camino dei fumi per far sì che l’agente assorba SO2 nel gas di scarico, l'agente di desolforazione essendo un sale ottenuto neutralizzando almeno parzialmente un agente di desolforazione di Ca con un acido (in seguito indicato come un "primo processo").
La presente invenzione provvede inoltre un processo per la desolforazione in forno che consiste nell 'introdurre un agente di desolforazione di Ca entro un forno o un condotto dei fumi per effettuare una reazione di desolforazione come primo stadio, nel raccogliere la cenere contenente un residuo dell'agente nel quale è racchiusa una sostanza che non ha reagito dal gas di scarico, nell 'aggiungere un acido alla cenere raccolta per neutralizzare almeno parzialmente la parte che non ha reagito dell'agente di desolforazione, e nel riciclare la cenere contenente il sale risultante entro il forno o il condotto dei fumi per effettuare una reazione di desolforazione come secondo stadio (in seguito indicata come il "secondo processo").
La presente invenzione provvede inoltre un processo per la desolforazione-denitrazione simultanea a secco che consiste nell'introdurre un agente di desolforazione di Ca entro un forno o un canale dei fumi per effettuare una reazione di desolforazione, nel raccogliere dal gas di scarico la cenere contenente un rifiuto dell'agente nel quale è racchiusa la sostanza che non ha reagito, nell'aggiungere un agente riducente di denitrazione alla cenere raccolta e nel riciclare la cenere contenente l'agente di desolforazione residuo e l'agente riducente entro il forno o il condotto dei fumi per effettuare le reazioni di desolforazione e di denitrazione (in seguito indicate come il "terzo processo").
La presente invenzione provvede inoltre un processo di desolfOrazione-denitrazlone simultanea a secco che consiste nell'introdurre un agente di desolforazione di Ca entro un forno o un prodotto dei fumi per effettuare una reazione di desolforazione, nel raccogliere dal gas di scarico la cenere contenente un residuo dell'agente del quale è racchiusa una sostanza che non ha reagito, nell'aggiungere un acido alla cenere raccolta per neutralizzare almeno parzialmente la sostanza che non ha reagito, nell'aggiungere alla cenere contenente il sale risultante un agente riducente di denitrazione, e nel riciclare nel forno o nel condotto dei fumi la cenere contenente il sale e l'agente riducente per effettuare le reazioni di desolforazione e di denitrazione (in seguito indicato come il "quarto processo").
La figura 1 è un grafico che illustra la relazione tra il rapporto equivalente Ca/S e l'efficienza di desolforazione,
la figura 2 è un grafico che illustra una relazione tra il rapporto equivalente Ca/S e l'efficienza di desolforazione del forno;
la figura 3 è un grafico che illustra la relazione tra il rapporto equivalente Ca/S e il rapporto di utilizzazione effettiva di Ca;
la figura A è un grafico che illustra la relazione tra il rapporto di conversione di CaCl2 e l'efficienza di desolforazione del forno;
le figure 5(a), (b), (c) e (d) sono ognuna un diagramma in sezione che illustra una particella di agente di desolforazione residuo nel quale è racchiusa una sostanza che non ha reagito;
le figure da 6 a 8 sono diagrammi di flusso che illustrano processi secondo l'invenzione;
la figura 9 è un grafico che illustra la relazione tra il rapporto equivalente Ca/S e l'efficienza di desolforazione;
la figura 10 è un grafico che illustra la relazione tra il rapporto equivalente NH3/NO e l'efficienza di denitrazione; e'
la figura 11 è un diagramma di flusso che illustra una forma di realizzazione dell'invenzione .
A) Il processo di desolforazione in forno come primo processo è stato effettuato in base alle seguenti risultanze.
Generalmente, nel caso della reazione di assorbimento della formula (3) fornita precedentemente, quanto più piccola è la dimensione delle particelle dell'agente di desolforazione di Ca impiegato, tanto maggiore è l'efficienza di assorbimento. E' stato provato CaCO3 per l'efficienza di desolforazione, con i risultati indicati nella figura 1. La curva A del grafico rappresenta il risultato ottenuto con CaCO3, dimensione media delle particelle 12 JJ, e la curva B rappresenta il risultato quando la dimensione media delle particelle è sino a 3 . Il grafico indica che, quanto più piccola è la dimensione delle particelle dell'agente di desolforazione, tanto maggiore è l'efficienza di desolforazione. Borgwardt ["Chemical Engineering Science", 44, n. 1, 1988)] ha riportato che l'area superficiale specifica di CaO ottenuta mediante la decomposizione termica di CaCO secondo la formula di reazione (1) è 104 m /g quando massima, e che l'area superficiale specifica di CaO ottenuta da Ca(0H)2) secondo la formula di reazione (2) è 76 m /g quando massima. Quando si sono provati CaCo e Ca(OH) con la stessa dimensione di particelle per l'efficienza di desolforazione nello stesso modo di sopra, analogamente il primo ha raggiunto una efficienza maggiore. Sembra che la ragione sia la seguente. La reazione tra CaO e SO2 è una reazione solido-gas, la cui velocità è determinata dall'area superficiale specifica di CaO. CaCO raggiunge una maggiore efficienza di desolforazione poiché il CaO risultante dalla decomposizione termica di CaCO ha un'area superficiale specifica maggiore del CaO risultante dalla decomposizione di Ca(OH)2 come riportato da Borgwardt.
E' stata effettuata una estesa ricerca su come impartire un'area superficiale specifica accresciuta al CaO risultante dalla decomposizione termica di agenti di desolforazione di Ca in base a questo principio e si è raggiunta la presente invenzione.
Esempi di acidi utilizzabili nel primo processo secondo l'invenzione sono preferibilmente acidi organici, quale acido ossalico, acido acetico e acido formico, i quali vengono impiegati singolarmente o in combinazione.
Ε' anche possibile impiegare un sale di un acido organico di un metallo di desolforazione come agente di desolforazione in forma di un sale. Il sale dell’acido organico del metallo desolfonante da impiegare è preferibilmente acetato di calcio.
Preferibilmente, l'agente di desolforazione in forma di un sale viene insufflato, in forma di una polvere o di una sospensione entro il forno o il condotto dei fumi in una sua zona avente una temperatura da 500 a 1200°C.
B) Nell'esplorare misure per la eliminazione delle cause da (a) a (e) citate precedentemente si è trovato che una efficiente desolforazione può essere migliorata notevolmente specialmente attivando l'agente di desolforazione residuo risultante dall'impiego e nel quale è racchiusa una porzione che non ha reagito di agente di desolforazione e riciclando l'agente così trattato. Il processo di desolforazione in forno come secondo processo è stato effettuato in base a questa scoperta.
Esempi di acidi preferiti per l'impiego nel secondo processo sono acidi inorganici, quali acido cloridrico, acido nitrico e cloruro di idrogeno, e acidi organici, quali acido acetico, acido ossalico e acido formico. Questi acidi vengono impiegati singolarmente o in combinazione. Pure utilizzabili sono alogeni gassosi, quali cloro, bromo, fluoro e iodio.
Con il secondo processo, la quantità di agente di desolforazione fresco da introdurre può essere notevolmente ridotta, mentre il processo raggiunge una elevata efficienza di desolforazione di almeno il 90% quando il rapporto equivalente della alimentazione di Ca rispetto a esse è 2.
C) Con il terzo processo, l'agente di desolforazione di Ca può essere introdotto nel forno o nel condotto dei fumi singolarmente (vedere figura 6), oppure insieme con la cenere contenente il residuo dell'agente e l'agente riducente di denitrazione (vedere figura 7).
Esempi di agenti riducenti di denitrazione desiderabili sono ammoniaca; sali di ammonio, quali carbonato di ammonio, formiato di ammonio e ossalato di ammonio; urea e derivati dell'urea, 1 quali vengono impiegati singolarmente o in combinazione in forma di una polvere o di una soluzione .
La cenere contenente l'agente di desolforazione residuo e l'agente di riduzione viene insufflata in forma di una polvere o di una sospensione, entro il forno o il condotto dei fumi nella sua zona avente una temperatura preferibilmente da 500 a 1000°C, più preferibilmente da 600 a S00°C. A temperature superiori a 1000°C, il processo non rimuove NOx a causa della formazione di NOx. A temperature inferiori a 500°C, tanto l’efficienza di desolforazione quanto l'efficienza di denitrazione si riducono a livelli che non sono utili in pratica.
Preferibilmente, il contenuto di agente di desolforazione residuo nella cenere raccolta viene aumentato rimuovendo la cenere mediante un classificatore pneumatico o analogo separatore delle ceneri.
Il processo di denitrazione-desolforazione secondo la presente invenzione raggiunge un'efficienza di desolforazione di almeno 1'80% ed una efficienza di denitrazione di almeno il 60%. Per esempio, quando cenere contenente un agente di desolforazione residuo e 20% di urea viene insufflato in una zona con una temperatura di circa 800°C ad un rapporto Ca/S di 3, il processo raggiunge un'efficienza di desolforazione di circa il 90% ed una efficienza di denitrazione di circa il 70%.
Se non si aggiunge alcun agente riducente, nella regione alla temperatura da 500 a 1000°C non si ottengono né reazioni di desolforazione né di denitrazione. Il fatto che l'aggiunta dell'agente riducente alla cenere raccolta effettui la desolforazione e la denitrazione nella regione a bassa temperatura è una scoperta completamente nuova. Si ritiene che questo fatto sia attribuibile alla attivazione delle superfici delle particelle dell'agente di desolforazione di Ca da parte dell'agente riducente.
La figura 6 è un diagramma di flusso che illustra una modalità di realizzare il terzo processo secondo l'invenzione. Il sistema illustrato è costituito essenzialmente da una caldaia 1, da un riscaldatore dell'aria 2 per raffreddare il gas di scarico prodotto nella caldaia, da un collettore della polvere 3, quale un collettore della polvere elettrico o un filtro a sacco, per rimuovere la polvere dal gas di scarico, da un iniettore 4 per iniettare un agente di desolforazione di Ca entro il forno della caldaia 1, da un separatore della cenere 7, quale un classificatore pneumatico, per aumentare il contenuto di agente di desolforazione residuo nella cenere raccolta dal collettore della polvere 3, da un mescolatore 5 per mescolare la cenere raccolta per un agente riducente di denitrazione, e un iniettore 6 per iniettare la cenere contenente l'agente di desolforazione residuo e l'agente riducente entro il condotto dei fumi. L'agente di desolforazione di Ca viene inviato nel forno della caldaia 1 mediante l'iniettore 4 per effettuare una reazione di desolforazione. Il gas di scarico prodotto dalla caldaia 1 viene raffreddato dal riscaldatore dell'aria 2, e la cenere contenente l'agente di desolforazione residuo nel quale è racchiusa una sostanza che non ha reagito, viene successivamente raccolto dal gas di scarico mediante il collettore della polvere 3. L'agente di desolforazione residuo presente nella cenere raccolta viene concentrato ad un contenuto di almeno il 30% mediante il separatore della cenere 7, dopo di che l'agente di riduzione viene mescolato con la cenere mediante il mescolatore 5. La cenere risultante contenente l'agente di desolforazione residuo e l'agente riducente, viene riciclata nel condotto dei fumi della caldaia 1 mediante l'iniettore 6 per effettuare le reazioni di desolforazione e di denitrazione.
Il contenuto di agente di desolforazione residuo nella cenere, la quantità di agente riducente da aggiungere alla cenere e il rapporto tra la cenere e l'agente riducente vengono determinati a seconda della efficienza di desolforazione e della efficienza di denitrazione previste. Quando si richiedono elevate efficienze di desolforazione e di denitrazione, la cenere contenente il residuo e l'agente riducente viene introdotta nel condotto dei fumi invariabilmente in una quantità maggiorata.
La figura 7 è un diagramma di flusso che illustra un'altra modalità di realizzare il terzo processo secondo l'invenzione. Il sistema illustrato si differenzia da quello illustrato nella figura 6 per la posizione in cui viene aggiunto l'agente di desolforazione di Ca fresco. Nella presente modalità, l'agente di desolforazione non viene iniettato singolarmente nel forno della caldaia 1, ma viene mescolato con la cenere contenente l’agente di desolforazione residuo e l'agente di riduzione entro il mescolatore 5 e introdotto nel condotto dei fumi insieme con la cenere. Sebbene il presente processo sia fondamentalmente 10 stesso del precedente processo della figura 6, il sistema risulta semplificato in relazione corrispondente all'assenza dell'iniettore per introdurre l'agente di desolforazione di Ca entro 11 forno. Tuttavia, poiché non si verifica alcuna desolfOrazione entro il forno, la cenere contenente l'agente di desolforazione residuo e l'agente riducente, viene aggiunta in una quantità aumentata. Perché il gas di scarico espulso abbia la stessa concentrazione di S02 che nel caso del diagramma di flusso della figura 6, sebbene nel forno non si verifichi alcuna desolforazione, la cenere contenente il residuo e l'agente riducente deve raggiungere una efficienza di desolforazione maggiore ed è perciò inviata in una quantità più elevata. I due sistemi sono esattamente uguali rispetto alla rimozione di NOx, e non vi è alcuna differenza tra loro in questo aspetto tra loro nella quantità di cenere contenente residuo e agente riducente.
Il terzo processo secondo l'invenzione, che è completamente del tipo a secco, effettua la desolforazione e la denitrazione simultaneamente con una facilità enormemente maggiore rispetto alla combinazione convenzionale del processo a umido con calce-gesso e il processo di riduzione catalitica con l'impiego di ammoniaca. La desolforazione e la denitrazione effettuate simultaneamente in una zona di bassa temperatura impiegando la cenere raccolta contenente l'agente riducente di denitrazione non soltanto sono vantaggiose per la purificazione del gas di scarico, ma rappresentano pure un grande vantaggio economico poiché l'agente desolforante residuo nel quale è racchiusa una sostanza che non ha reagito viene utilizzato in modo efficace. L'agente desolforizzante residuo nella cenere contiene una elevata quantità di CaSO4, cosicché il presente processo è pure vantaggioso dal punto di vista della facilità del post-trattamento .
D) Nel quarto processo secondo l'invenzione, la cenere contenente sale e agente riducente viene insufflata, preferibilmente in forma di una polvere o di una sospensione nel forno o nel condotto dei fumi nella sua zona avente una temperatura preferibilmente da 500 a 1000°C, più preferibilmente da 600 a 900°C. A temperature superiori a 1000°C, il processo non è in grado di rimuovere NOx, poiché viene formato NOx. A temperature minori di 500°C, tanto l'efficienza di desolforazione quanto 1 'efficienza di denitrazione si riducono a livelli che non sono praticamente utili.
Esempi di agenti riducenti di denitrazione preferiti sono ammoniaca; carbonato di ammonio, formiato di ammonio, ossalato di ammonio e analoghi sali di ammonio; urea e derivati dell'urea, i quali vengono impiegati singolarmente o in combinazione in forma di una polvere o di una soluzione .
Esempi di acidi preferiti sono acido cloridrico, acido nitrico, cloruro di alogeno e analoghi acidi inorganici, e acido ossalico, acido acetico, acido formico e simili acidi organici, i quali vengono impiegati singolarmente o in combinazione. Pure utilizzabili sono alogeni gassosi, quali cloro, bromo, fluoro e iodio.
Preferibilmente, il contenuto dell'agente desolforante residuo nella cenere raccolta viene aumentato rimuovendo la cenere mediante un classificatore pneumatico o analogo separatore della cenere .
Verranno descritte in seguito le circostanze che ci hanno portato a completare il quarto processo secondo l'invenzione, cioè il processo di desolforazione-denitrazione simultanee.
L'efficienza di desolforazione del processo di desolforazione diretto in forno può essere migliorato :
i) caricando l'agente di desolforazione nel forno nella sua zona avente una temperatura ottima;
ii) caricando in modo ingegnoso una polvere di agente di desolforazione nel forno in modo da disperdere uniformemente l'agente e così mettere in contatto efficacemente l'agente con il gas di scarico,
iii) impiegando particelle di agente assorbente che hanno una elevata area superficiale, cioè di piccole dimensioni, poiché la reazione di assorbimento di m da parte dell'agente di desolforazione è una reazione solido-gas che è retta dall'area superficiale delle particelle.
Come già detto, l'EPA degli Stati Uniti ha recentemente riportato che l'efficienza di desolforazione ottenuta ad un rapporto equivalente Ca/S di 3 è circa il 60%. Secondo il rapporto, il rapporto di utilizzazione effettivo di agente di desolforazione di Ca è il 20%, e il rimanente 80% di componente Ca viene scaricato e scartato insieme con la cenere in forma di CaO o CaCO3 . Così, l'utilizzazione effettiva di Ca del processo di desolforazione convenzionale in forno è generalmente molto minore del rapporto di utilizzazione di Ca di un processo a umido che è almeno il 95%, e deve perciò essere migliorato.
Il rapporto di utilizzazione effettiva può essere migliorato riciclando nel forno il residuo dell'agente di desolforazione che contiene racchiusa la sostanza che non ha reagito presente nella cenere per utilizzare nuovamente l'agente per assorbire SO2
I sistemi di tale riciclo più tipici sono il sistema di riciclo a letto fluidizzato. La letteratura indica che questo sistema raggiunge una efficienza di desolforazione del SO2 a Ca/S = 1,5. Il rapporto di utilizzazione di Ca allora ottenuto è circa il 60%, che rappresenta un notevole miglioramento rispetto al corrispondente rapporto del processo convenzionale di desolforazione in forno. Con il sistema a letto fluidizzato, viene detto che la velocità di riciclo è circa 100 volte la velocità di scarico della cenere in modo da portare ad una perdita di energia considerevolmente elevata dovuta al riciclo .
Così, il processo convenzionale di desolforazione in forno (a) non riesce ad ottenere una elevata efficienza di desolforazione di almeno il 90% e perciò a soddisfare lo standard dello scarico di SO2 in paesi in cui vengono imposte rigorose norme sul controllo dell'inquinamento e (b) è estremamente basso come rapporto effettivo di utilizzazione di Ca, conseguentemente scaricando una quantità accresciuta di cenere e comportando un maggiore costo di agente chimico, ed è perciò realizzato su una scala minore in questo paese che non negli Stati Uniti e nei paesi europei.
Allo scopo di superare i precedenti problemi del processo di desolforazione in forno, si sono effettuati miglioramenti fondamentali nei metodi da (i) a (iii), si è effettuato il riciclo dell'agente di desolforazione residuo nel quale è racchiusa una sostanza che non ha reagito, e si è studiato come attivare l'agente di desolforazione residuo per migliorare la capacità di assorbimento di SO2 del residuo, effettuando altre prove sui processi di desolforazione-denitrazione simultanee insieme con questi tentativi.
I nostri sforzi hanno rivelato quanto segue. (1) L'agente assorbente, quando ridotto come dimensione di particelle, porta ad una migliore efficienza di desolforazione. Per esempio, CaC03 quando è in una dimensione sino a 3 realizza una efficienza di desolforazione del 90% per Ca/S = 3.
(2) L'agente di desolforazione residuo che contiene la sostanza che non ha reagito, quando riciclato per il riutilizzo, provoca nuovamente una desolforazione. In base al Ca effettivo della sostanza che non ha reagito presente nel residuo, l'efficienza di desolforazione raggiunta a Ca/S = 3 è circa il 67%. Quando l'agente di desolforazione residuo viene riciclato ad una velocità accresciuta, si può ottenere una efficienza di desolforazione ancora maggiore, che tuttavia è minore della efficienza raggiunta nel precedente caso (1).
(3) L'agente di desolforazione residuo contenente la sostanza che non ha reagito può essere attivato neutralizzando almeno parzialmente con un acido la sostanza che non ha reagito nel residuo. Quando l'agente residuo così adattato viene collocato nella zona ad alta temperatura del forno, la reazione di decomposizione del sale di Ca in questa zona permette al residuo che contiene la sostanza che non ha reagito di ottenere una efficienza di desolforazione superiore al 90% per Ca/S = 3 mediante assorbimento di sv
(4) Quando nel forno viene introdotta ammoniaca dopo il trattamento di neutralizzazione (3), la denitrazione si verifica simultaneamente con la desolforazione all'interno del forno. Per esempio, quando si impiega ammoniaca in un rapporto di 3 in NH (moli)/NO (moli), l'efficienza di denitrazione raggiunta è il 70%. In questo caso, se il forno è adatto alla combustione con NOx inibito per produrre un gas di scarico che ha una concentrazione ridotta di NOx di circa 200 ppm e al quale processo viene applicata l'invenzione, la concentrazione di NOx può essere ridotta a 60 ppm.
Il processo di desolforazione-denitrazione simultanea a secco, cioè il quarto processo, raggiunge una elevata efficienza di desolforazione di almeno il 90% ad un rapporto equivalente basso Ca/S, cioè con consumo di una quantità ridotta di agente di desolforazione fresco e inoltre raggiunge una elevata efficienza di denitrazione di almeno il 70% all'interno del forno simultaneamente.
ESEMPI
Esempio 1
Questo esempio corrisponde al primo processo dell'invenzione.
CaCO3 che serve come agente di desolforazione e con dimensioni di particelle sino a 3 μ, viene neutralizzato con acido acetico in una quantità del 10% in base al peso. L'agente trattato viene controllato per l'efficienza di assorbimento di S02, Il risultato è rappresentato dalla curva C nella figura 1.
Un confronto delle tre curve nel grafico dimostra che il CaCo3 risulta considerevolmente migliorato nella efficienza di desolforazione mediante il trattamento. Per esempio, il pre-trattamento con acido acetico apparentemente produce il seguente effetto a Ca/S = 2.
Si considera che l'effetto sia attribuibile a quanto segue. Reazione tra CaCO3 e acido acetico:
(4) Decomposizione termica del prodotto:
(5) La decomposizione termica dell'acetato di calcio secondo la formula di reazione (5) produce CaO, che ha un'area superficiale specifica maggiore del CaO risultante dalla decomposizione termica di CaCO3 , quindi una maggiore efficienza di desolforazione.
Un tale effetto è ottenibile anche quando si impiega un acido inorganico invece dell'acido organico. Per esempio, il cloruro di idrogeno, quando impiegato, raggiunge un miglioramento notevole nella efficienza di denitrazione come l'acido acetico.
Tuttavia, quando come acido inorganico si impiega cloruro di idrogeno, la decomposizione del prodotto di neutralizzazione libera HC1, che dà luogo a corrosione dei dispositivi.
(6)
D'altra parte, quando si impiega un acido organico, ad esempio acido acetico, la decomposizione del prodotto di neutralizzazione produce CH3COOH, che subisce una reazione di combustione nell'atmosfera ad alta temperatura in presenza di ossigeno e si decompone in acqua innocua e anidride carbonica. Conseguentemente, è desiderabile impiegare l'acido organico.
(7)
Esempio 2
Questo esempio corrisponde al secondo processo
(1) Efficiente dispersione dell'agente di desolforazione con dimensione di particelle ridotta.
CaCO che serve come agente di desolforazione e con dimensione delle particelle sino a 3 yu viene uniformemente disperso in un forno per effettuare una reazione di desolforazione ad una temperatura ottima scelta. L'efficienza di desolforazione ottenuta è enormemente maggiore di quanto raggiunto con il processo convenzionale in cui si impiegano particelle più grosse. Si sono effettuate prove di desolforazione in forno bruciando il carbone polverizzato in una quantità di 10 kg/ora in un forno di prova avente una capacità di 0,38 m (in seguito indicato come un "piccolo forno di prova"), con i risultati forniti in seguito.
CaCO3 finemente suddiviso viene introdotto nell'apparecchio di prova in forma uniformemente dispersa e provato per la desolforazione. Nella figura 2, la curva C rappresenta il risultato per scopi illustrativi. La curva C indica che si può raggiungere una efficienza di desolforazione del 70% a Ca/S = 2 ed una efficienza di desolforazione del 90% a Ca/S = 3. L'efficienza di desolforazione è molto maggiore dei suddetti dati FPA, presumibilmente perché sono state eliminate le ragioni (d) e (e) citate preceden temente. (2) Riciclo di agente di desolforazione residuo contenente sostanza che non ha reagito.
La figura 3 illustra i rapporti calcolati della utilizzazione effettiva del Ca nell'agente chimico impiegato per la prova di desolforazione rappresentata dalla curva C della figura 2 (il punto di inflessione tra 3 e 4 in Ca/S significa che l'efficienza di desolforazione non supera il 100% anche se il rapporto Ca/S viene reso maggiore dei rapporti in questa zona). La figura 3 rivela che, per esempio, l'efficienza di desolforazione del 70% a Ca/S = 2 utilizza effettivamente 35% del Ca e che la desolforazione nel primo stadio, quando effettuata da sola, permette che il 65% del componente di Ca effettivo dell'agente di desolforazione residuo contenente la sostanza che non ha reagito venga scaricato e venga scartato insieme con la cenere.
Secondo la presente invenzione, l'agente di desolforazione residuo viene riciclato per il riutilizzo.
L'agente di desolforazione residuo in cui è racchiusa la sostanza che non ha reagito viene introdotto nel piccolo forno di prova e provato per l'efficienza di desolforazione. In questa prova, il residuo viene collocato nella zona con una temperatura di 1200°C all'interno del forno. Nella figura 2, la curva A rappresenta il risultato della prova. La tabella 1 fornita successivamente indica la composizione dell'agente residuo provato. La cenere contenente il·residuo viene preparata dalla cenere risultante dalla prova precedente eseguita a Ca/S = 3 per la desolforazione continua, rimuovendo una porzione della cenere con un classificatore pneumatico. Conseguentemente, il contenuto in cenere è minore del contenuto in cenere dell'agente di desolforazione residuo normale.
L'effettivo contenuto di CaO fornito nella tabella 1 è 34,5% in peso. L'efficienza di desolforazione rappresentata dalla figura 2, Curva A, è di soltanto il 40% a Ca/S = 4. Quando la stessa cenere contenente il residuo viene introdotta nel forno di prova nella sua zona avente una temperatura sino a 1000°C, si ottiene l'efficienza di desolforazione rappresentata nella figura 2, dalla curva B. La cenere così introdotta migliora l'efficienza al 75% per Ca/S = 4. La differenza tra le curva A e B è dovuta alla differenza nella temperatura dell'atmosfera tra le diverse posizioni in cui la cenere viene introdotta. L'analisi termica differenziale rivela che nelle condizioni della curva A, CaSO viene decorriposto liberando S02· Il risultato indica che è possibile ottenere una elevata efficienza di desolforazione anche con l'impiego dell'agente di desolforazione residuo contenente la sostanza che non ha reagito, se il residuo viene introdotto nella zona di temperatura ottima in una grande quantità.
Tuttavia, il residuo è apparentemente inferiore come proprietà all'agente di desolforazione fresco, e le proprietà peggiorate sono attribuibili alla causa (a) già citata.
(3) Attivazione dell'agente di desolforazione residua.
Se l'agente di desolforazione residuo contenente la sostanza che non ha reagito viene riciclata in una grande quantità per la desolforazione del secondo stadio, una grande quantità di cenere viene riciclata attraverso il sistema, dando luogo a problemi quali ostruzione o usura delle tubazioni o dei condotti con particelle, la necessità di impiego di un collettore della polvere di maggiore capacità, e maggiori costi di funzionamento per il trasporto. La quantità da riciclare è perciò preferibilmente un minimo richiesto. In un tentativo di ridurre la quantità di riciclo, viene provata l'aggiunta di un gas acido per la attivazione dell'agente di desolforazione residuo utilizzando il piccolo forno di prova. Più specificamente, una cenere contenente l'agente residuo in cui è racchiusa la sostanza che non ha reagito, viene trattata con una quantità predeterminata di HC1 gassoso, quindi introdotta nella regione avente una temperatura sino a 1000°C a Ca/S = 1,3 e verificata per l'efficienza di desolforazione. La figura 4 illustra il risultato, che rivela un notevole miglioramento rispetto alla efficienza rappresentata nella figura 2 dalla curva B. La ragione è la seguente. La sostanza che non ha reagito, CaO, nell'agente residuo viene neutralizzata con l'aggiunta di HC1. In questo caso, si vede che,quanto maggiore è il rapporto di conversione a CaCl2 tanto maggiore è l'efficienza di desolforazione. L'efficienza illustrata nella figura 4 è stata ottenuta ad un rapporto equivalente Ca/S fisso di 1,3. La cenere contenente il residuo provata a la composizione indicata nella tabella 1.
La figura 1 indica che, quando il rapporto di conversione a CaCl2 è, per esempio, 30%, è possibile ottenere una efficienza di desolforazione di circa il 50% anche a un basso rapporto equivalente Ca/S di 1,3. Presumibilmente, ciò è perché la reazione di neutralizzazione demolisce lo strato di CaSO4 citato nella precedente causa (a) per formare una superficie attivata di CaO e provoca una reazione di desolforazione accelerata.
Si è pensato che questo processo comporti la seguente sequenza di reazioni . (Tuttavia è verosimile che le reazioni (IV) (V) si verifichino contemporaneamente) .
(Ili) Reazione di CaO coperto con CaSO4 con HC1 (a temperatura ambiente):
(8) (IV) Decomposizione di CaCl2 nella zona di alta temperatura:
(9) (V) Assorbimento di S02 da CaO avente una superficie attiva nella zona di alta temperatura: (10) In alternativa, le reazioni (IV) e (V) possono procedere come segue:
(VI) Seconda reazione tra CaO e HC1 nella zona di bassa temperatura:
(11)
Per una migliore comprensione della sequenza di reazioni, la figura 5 illustra schematicamente la particella dell’agente di desolforazione (Il prodotto della reazione secondaria in questo caso è CaCl2).
Quando la decomposizione termica si verifica nel presente procedimento secondo la formula (9) nella zona di alta temperatura come si vede nella figura 5 (c), lo sviluppo di HC1 forma pori nella superficie della particella di CaO fornendo conseguentemente un'area superficiale accresciuta che attiva la particella. (In alternativa, si considera che la decomposizione termica demolisca la particella di CaO in particelle più piccole con il risultato di un'area superficiale accresciuta).
La desolforazione viene effettuata a rapporti equivalenti Ca/S variabili per l'agente di desolforazione residuo, in cui il rapporto di conversione della sostanza che non ha reagito da CaO a CaCl2 viene impostata ad un valore predeterminato del 10%. La figura 2, Curva D, rappresenta la efficienza di desolforazione allora raggiunta.
Questa curva indica che l'aggiunta di HC1 attiva completamente il residuo in modo da ottenere una efficienza maggiore che non nella curva A rappresentante l'agente di desolforazione fresco.
Successivamente, verrà descritto l'impiego di acido acetico come agente di attivazione di neutralizzazione. Nel · caso dell'acido acetico, ha luogo la reazione seguente:
(12) Il risultante acetato di calcio si decompone termicamente nel modo seguente:
(13) Le fasi di attivazione e di assorbimento di SO2 sono esattamente le stesse che nel caso di HC1. Tuttavia, l'acido acetico, che è una sostanza organica, brucia per contatto con l'ossigeno nella zona di alta temperatura.
(14) Così, a differenza dell'agente di neutralizzazione inorganico, l'agente di neutralizzazione organico viene trasformato in CO2 e H2O per combustione e presenta il vantaggio di non essere suscettibile a provocare corrosione ai dispositivi, come HC1, oppure di liberare HC1 residuo con racchiusa una sostanza che non ha reagito.
Inoltre, nel caso dell'acido acetico, la relazione tra il rapporto di conversione a Ca(CH C00) e l'efficienza di desolforazione è prossima a quella illustrata nella figura 4; si è trovato che l'acido acetico agisce efficacemente come agente di attivazione per ottenere una efficienza di desolforazione che aumenta con l'aumento nel rapporto di conversione.
Cl2 gassoso, Br2 gassoso, o gas simili, quando impiegati invece di HC1 gassoso, ragggiungono esattamente lo stesso risultato. Specialmente, Br2 gassoso produce pure un effetto di denitrazione all'interno del forno ed è perciò una sostanza favorevole.
Come descritto sopra, gli acidi inorganici, i gas acidi inorganici, gli acidi organici e i gas acidi organici, si sono dimostrati efficaci per attivare l'agente di desolforazione residuo. Si è pure trovato che la combinazione del procedimento di attivazione con il normale processo di desolforazione riduce notevolmente la quantità di agente di desolforazione fresco da introdurre e realizza una elevata efficienza di desolforazione di almeno il 90% per un rapporto equivalente di alimentazione Ca/S di 2.
Tabella 1
Composizione di cenere contenente
agente di desolforazione residua
Gli esampi comparativi 1 e 2, e l'esempio 3 forniti in seguito si riferiscono al terzo processo dell'invenzione.
Esempio comparativo 1
In questo esempio comparativo, viene verificato il metodo di insufflamento di calce della tecnica precedente per l'efficienza di desolforazione e l'efficienza di denitrazione allo scopo di chiarire le particolarità dell'esempio 3 fornito in seguito. La figura 8 è un diagramma di flusso che illustra il metodo di prova impiegato nel presente esempio comparativo e nell'esempio 3. Il sistema usato per la prova consiste essenzialmente in una camera di combustione 16 per bruciare carbone polverizzato e in una camera di reazione 11 disposta a valle rispetto alla camera 16 per la desolforazione e la denitrazione. La capacità di combustione è di 10 kg/ora. Con questo sistema, la temperatura di combustione e la quantità di NOx da produrre sono controllabili bruciando propano come combustibile ausiliario, e la concentrazione in SO2 del gas di scarico è regolabile iniettando SO2 gassosa. La camera di reazione 11 è provvista di un tubo di acciaio inossidabile, del diametro interno di 330 mm e dell'altezza di 4 metri, ed è controllabile ad una temperatura specificata mediante riscaldatori elettrici 12 disposti intorno al tubo. CaCO3 che serve come agente di desolforazione viene iniettato nella camera di combustione 16. L'agente di desolforazione residuo contenente cenere e l’agente riducente e da utilizzare nell'esempio 3 viene iniettato, trascinato in una corrente di aria, nella camera di reazione 11 attraverso un'entrata 21 alla sua sommità. Le concentrazioni di 02, SO2 e NOx del gas di scarico vengono misurate mediante analizzatori 17 e 18 disposti all'uscita della camera di reazione 11 e all'uscita di un filtro a sacchi 13, rispettivamente. Il gas di scarico viene raffreddato da un riscaldatore dell'aria 14 e da un refrigerante del gas 15, separati dalla polvere mediante il filtro a sacco 13 e scaricati nell'atmosfera. Il diagramma illustra inoltre termometri 19 e un flussimetro 20.
CaCO3 finemente suddiviso (dimensione media delle particelle 3 μ) che serve come agente di desolfurazione viene introdotto nella camera di combustione del sistema..Le condizioni principali vengono fornite in seguito. Il sistema raggiunge una efficienza di desolforazione del 62% con una efficienza di denitrificazione dello 0%.
Combustibile: miscela propano/carbone polverizzato (propano: 0,64 Nm<3 >/ora; carbone: 3,24 kg/ora) Rapporto di aria: 1,81 (concentrazione di ossigeno del gas di scarico: 9,4%)
Quantità di immissione di gas di scarico: 70 Nm<3>/ora
Concentrazione di NOx: 260 ppm
Concentrazione di SO2: 900 ppm (regolata mediante aggiunta di SO2 pura)
Tempo di reazione: 4 secondi
Temoeratura: 1200-1300°C nella camera di combustione, 1100°C nella camera di reazione
Ca/S : 2,1.
La suddetta efficienza di desolforazione del 62% viene ottenuta impiegando CaCO3 finemente suddiviso ad una temperatura di reazione elevata. Quando il sistema viene fatto funzionare esattamente nelle stesse condizioni di reazione con l'eccezione che si riduce la temperatura di reazione da 100°C a 780°C, l'efficienza di desolforazione raggiunta è il 15%.
Esempio comparativo 2
Il sistema della figura 8 viene fatto funzionare nelle stesse condizioni dell'esempio comparativo 1 con l'eccezione che non si introduce nella camera di combustione 16 agente di desolforazione e si introduce cenere con la composizione fornita nell'esempio 2, tabella 1, nella camera di reazione 11.
La cenere viene preparata dalla cenere raccolta dal filtro a sacco 13, concentrando l'agente di desolforazione residuo nella cenere con l'impiego di un classificatore pneumatico. La cenere viene impiegata in una quantità tale per cui il rapporto di Ca da CaO e CACO3 a S, cioè Ca/S sia 2,1. Ad una temperatura di reazione di 780°C, l'efficienza di desolforazione raggiunta è da 10 a 15%, e l'efficienza di denitrazione è 0%.
Esempio 3
Con la stessa cenere contenente l'agente di desolforazione residue impiegata nell'esempio comparativo 2, si mescola urea nel rapporto in peso di 4:1 o 9:1 per preparare miscele (a) e (b), che sono ognuna una cenere contenente il residuo e l'urea servendo come agente di riduzione. Il sistema della figura 8 viene fatto funzionare nelle stesse condizioni dell'esempio comparativo 1, con l'eccezione di variare la quantità della miscela da introdurre nella camera di reazione 11. La tabella seguente illustra le efficienze di desolforazione -e le efficienze di denitrazione raggiunte .
Nel presente esempio, la cenere scaricata dal filtro a sacco viene verificata per lo ione ammonio, ma non viene rivelato ione ammonio.
Esempio 4
Questo esempio corrisponde al quarto processo secondo l'invenzione.
Nelle prove e nell'esempio di applicazione descritti in seguito, l'apparecchio di prova impiegato è un forno avente una capacità di circa 0,38 m e adatto a bruciare carbone polverizzato in una quantità sino a 10 kg/ora. Il carbone polverizzato impiegato è un carbone Tatung con dimensione delle particelle non maggiori di 200 maglie. La concentrazione in S02 del gas di scarico viene regolata a 800 ppm mediante aggiunta di S02 liquefatta. La temperatura interna del forno viene mantenuta ad un livello ottimo controllando la quantità di calore che deve essere disperso. Per la prova di denitrazione, la alimentazione di carbone polverizzato viene regolata e la temperatura viene regolata ad una temperatura ottima per la denitrazione. Il NOx prodotto allora è da 190 a 210 ppm.
L'agente di desolforazione provato è CaCO finemente suddiviso con dimensione delle particelle sino a 3 JJ. L'agente di desolforazione residuo contenente una sostanza che non ha reagito viene attivato con cloruro di idrogeno gassoso, acido acetico, cloro gassoso, bromo gassoso o simile. L'agente di denitrazione impiegato è ammoniaca liquefatta o polvere di urea. Durante la prova, il gas di scarico viene prodotto in una quantità totale da 100 a 120 Nm<3 >./ora. L'agente di desolforazione e il residuo contenente la sostanza che non ha reagito vengono dispersi nel forno mediante un metodo di spruzzo con aria.
Prova 1
La quantità di CacO3 viene aumentata a gradini da 1 a 3 in funzione del rapporto Ca/S e verificata per la capacità di assorbire SO2. In questa prova, vengono studiati i metodi di miglioramento da i) a iii) citati precedentemente. Nella figura 9, la curva A rappresenta un esempio del risultato della prova. L'efficienza di desolforazione raggiunta è il 90% a Ca/S = 3 e notevolmente maggiore di quella nel rapporto EPA, convalidando così la grande fattibilità del processo di desolforazione in forno.
Prova 2
L'agente di desolforazione residuo viene verificato per l'efficienza di desolforazione. CaSO viene eliminata dall'agente residuo contenente racchiusa la sostanza che non ha reagito. La quantità di agente residuo risultante viene aumentata a gradini da 1 a 4 nel rapporto Ca/S in base al Ca effettivo e verificata per la capacità di assorbire SO2 . Nella figura 9, la curva B rappresenta il risultato. L'efficienza di desolforazione raggiunta è il 68% per Ca/S = 3. Il risultato rivela che, sebbene l'agente di desolforazione residuo contenente la sostanza che non ha reagito sia meno efficiente di uno fresco, il residuo raggiunge una efficienza di desolforazione maggiore quando impiegato in una quantità aumentata.
Prova 3
Ognuno di cloruro di idrogeno gassoso, acido acetico vapore, cloro gassoso, bromo gassoso, ecc., viene singolarmente impiegato per trattare lo stesso agente di desolforazione residuo contenente la sostanza che non ha reagito quale impiegata nella prova 3, e i risultanti residui vengono verificati per l'efficienza di desolforazione. Conseguentemente, si è trovato che l'efficienza varia notevolmente a seconda del grado di neutralizzazione con l'acido della sostanza che non ha reagito CaO (compreso CaCO3 ) nel residuo. Come esempio, nella figura 9 la curva C illustra la relazione tra Ca/S e l'efficienza di desolforazione ottenuta dal residuo contenente 10% di prodotto di neutralizzazione in base alla quantità di Ca effettivo e trattato con cloruro di idrogeno gassoso. La curva C rivela una efficienza di desolforazione di almeno il 90% a Ca/S = 3, il che indica che l'agente residuo contenente la sostanza che non ha reagito e trattato con l'acido viene attivato dalla neutralizzazione cosi da effettuare la desolforazione in modo più efficiente che non l'agente fresco.
Prova 4
L'agente di desolforazione residuo attivato con cloruro di idrogeno gassoso nella prova 3 viene ulteriormente trattato con ammoniaca gassosa. In questa prova, la alimentazione di carbone polverizzato viene limitata, e la temperatura nella posizione in cui l'agente residuo contenente la sostanza che non ha reagito viene iniettata e regolata 900°C. La quantità di NOx prodotto a questo momento è 200 ppm. La quantità di ammoniaca impiegata viene aumentata a passo da 1 a 5 in termini di rapporto NH /NO e il residuo viene verificato per l'efficienza di denitrazione. Il risultato viene illustrato nella figura 10, che indica come si raggiunga una efficienza di rimozione di NOx costante del 70% al rapporto NH /NO di 3 o superiore.
Una polvere di urea, quando utilizzata, viene introdotta in una quantità tale per cui il rapporto NH /NO sia circa il doppio del corrispondente valore per l'ammoniaca. L'efficienza di denitrazione allora raggiunta è paragonabile a quella ottenuta con l'ammoniaca. Così, l'urea risulta alquanto meno efficace che non l'ammoniaca. Tuttavia, l'impiego di urea porta ad una maggiore efficienza di rimozione di SO2 ed è perciò efficace anche per la desolforazione.
Esempi di applicazione
In considerazione dei precedenti risultati delle prove, il presente procedimento viene attuato in un impianto di prova di caldaia in cui carbone polverizzato viene alimentato ad una velocità di 1800 kg/ora (base secca).
La figura 11 illustra il flusso del processo secondo l’invenzione. Con riferimento al diagramma di flusso, carbone polverizzato viene bruciato mediante un dispositivo di combustione a basso NOx 43 per una caldaia di prova 41. Il forno della caldaia 41 ha una temperatura da 900 a 1200°C. Un agente di desolforazione in un serbatoio 51 viene inviato ad una tubazione di alimentazione mediante un alimentatore 52 e trasportato pneumaticamente ad un ugello 42, da cui l'agente viene spruzzato entro il forno. Nel forno avviene una reazione dì desolforazione, che riduce la concentrazione di SO2 del gas di scarico in relazione corrispondente alla quantità di alimentazione di Ca. Tuttavia, il rapporto di utilizzazione effettivo di Ca all'interno del forno è minore del 35%. L'agente di desolforazione residuo contenente la sostanza che non ha reagito e la cenere del carbone polverizzato vengono mescolati insieme, passano attraverso un riscaldatore 44 e quindi attraverso un riscaldatore dell'aria 47, e raggiungono un collettore della polvere 48, nel quale viene intrappolata la cenere contenente il residuo in cui è racchiusa la sostanza che non ha reagito. Il gas di scarico scorre attraverso un ventilatore di aspirazione 49 e quindi attraverso un camino 50 e viene scaricato dal sistema. La cenere raccolta viene trasportata pneumaticamente dal collettore della polvere 48 ad un serbatoio della cenere 53, in cui viene accumulata. L'aria impiegata per il trasporto viene scaricata dal sistema attraverso un filtro a sacco 54. La cenere contenente il residuo in cui è racchiusa la sostanza che non ha reagito viene parzialmente scaricata dal serbatoio 53, trasportata pneumaticamente da un alimentatore 55 tramite una tubazione di riciclo 56 ad un ugello 55, mediante il quale la cenere viene spruzzata in un condotto dei fumi 46. Cloruro di idrogeno gassoso viene inviato alla tubazione di riciclo 56 per neutralizzare parzialmente l'agente di desolforazione residuo in cui è racchiusa la sostanza che non ha reagito. L'agente residuo neutralizzato subisce una completa reazione di attivazione entro la tubazione di riciclo 56. Ammoniaca viene introdotta nella tubazione di riciclo 56 in vicinanza dell'ugello di spruzzo della cenere 45. La cenere così ottenuta e contenente il sale neutralizzato e l'agente riducente subisce una reazione di desolforazione nuovamente ad una temperatura da 500 a 1000°C nel condotto dei fumi 46 alla porzione superiore del riscaldatore dell'aria 47 e subisce pure nello steso so tempo una reazione di denitrazione. In questo modo, la desolforazione e la denitrazione vengono effettuate simultaneamente. Condizioni tipiche per il presen e procedimento vengono fornite in seguito,
a) Combustione d carbone
b) Agente di desolforazione
c) Agente di desolforazione residue contenente cenere
d) Cloruro di idrogeno gassoso
e) Ammoniaca
f) Composizione del gas di scarico
g) Cenere scaricata
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI 1 Processo di desolforazione in forno che consiste nell'alimentare un agente di desolforazione in un forno o condotto dei fumi per fare assorbire dall'agente la SO2 dei gas di scarico, l'agente di desolforazione essendo un sale ottenuto neutralizzando almeno parzialmente un agente di desolforazione di Ca con un acido. 2 - Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui gli acidi organici, quali acido acetico, acido ossalico e acido formico, vengono impiegati singolarmente o in combinazione come acido. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui come agente di desolforazione si impiega un sale di acido organico di un metallo di desolforazione in forma di un sale. Procedimento secondo la rivendicazione 3, in cui si impiega acetato di calcio come sale di acido organico del metallo di desolforazione. 5. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, in cui 1'agente di desolforazione in forma di un sale viene insufflata in forma di una polvere o di una sospensione nel forno o condotto dei fumi nella sua zona avente una temperatura da 500 a 1200°C. 6. Processo di desolforazione in forno che consiste nell'introdurre un agente di desolforazione di Ca in un forno o condotto di fumi per effettura una reazione di desolforazione del primo stadio, nel raccogliere la cenere contenente un residuo dell'agente in cui è racchiusa una sostanza che non ha reagito dal gas di scarico, nell 'aggiungere un acido alla cenere raccolta per neutralizzare almeno parzialmente la porzione che non ha reagito dell'agente di desolforazione e nel riciclare nel forno o nel condotto dei fumi la cenere contenente il sale risultante per effettuare una reazione di desolforazione del secondo stadio. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, in cu-i acidi inorganici, quali acido cloridrico, acidi nitrico, cloruro di idrogeno, cloro , bromo, fluoro e iodio, e acidi organici, quali acido acetico, acido ossalico e acido formico, vengono impiegati singolarmente o in combinazione come acido. - Processo di desolforazione-deni trazione simultanea a secco consistente nell'introdurre un agente di desolforazione di Ca in un forno o condotto dei fumi per effettuare una reazione di desolforazione, nel raccogliere la cenere contenente un residuo dell'agente in cui è racchiusa una sostanza che non ha reagito dal gas di scarico, nell 'aggiungere alla cenere raccolta un agente riducente di denitrazione e nel riciclare la cenere contenente l'agente di desolforazione residuo e l'agente riducente nel forno o condotto dei fumi per effettuare le reazioni di desolforazione e denitrazione. Procedimento secondo la rivendicazione 8, in cui l'agente di desolforazione di Ca viene introdotta nel forno o nel condotto dei fumi insieme con la cenere contenente l'agente di desolforazione residuo e l'agente riducente. - Procedimento secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui ammoniaca, sali di ammonio quali carbonato di ammonio, formiato di ammonio e ossalato di ammonio, urea e derivati dell'urea vengono impiegati singolarmente o in combinazione in forma di una polvere o di una soluzione come agente riducente di denitrazione. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 8-10, in cui la cenere contenente l'agente di desolforazione residuo e l'agente riducente viene insufflata in forma di una polvere o di una sospensione nel forno o nel condotto dei fumi in una sua zona avente una temperatura da 500 a 1000°C. - Processo di desolforazione-denitrazione simultanea a secco che consiste nell 'introdurre un agente di desolforazione di Ca in un forno o condotto dei fumi per effettuare una reazione di desolforazione, nel raccogliere dal gas di scarico cenere contenente un residuo dell'agente in cui è racchiusa una sostanza che non ha reagito, nell 'aggiungere un acido alla cenere raccolta per neutralizzare almeno parzialmente la sostanza che non ha reagito, nell 'aggiungere un agente riducente di denitrazione alla cenere contenente il sale risultante, e nel riciclare la cenere contenente il sale e l'agente riducente entro il forno o condotto dei fumi per effettuare le reazioni di desolforazione e di denitrazione. Procedimento secondo la rivendicazione 12, in cui la cenere contenente il sale e l'agente riducente viene insufflata in forma di una polvere o di una sospensione entro il forno o 11 condotto dei fumi in una sua zona avente una temperatura da 500 a 1000°C. Procedimento secondo la rivendicazione 12 o 13, in cui ammoniaca, sali di ammonio, quale carbonato di ammonio, formiato di ammonio e ossalato di ammonio, urea e derivati di urea, vengono impiegati singolarmente o in combinazione in forma di una polvere o di una soluzione come agente riducente di denitrazione. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12-14 in cui acidi inorganici, quali acido cloridrico, acido nitrico, cloruro di idrogeno, cloro, bromo, fluoro e iodio, e acidi organici, quali acido acetico, acido ossalico e acido formico, vengono impiegati singolarmente o in combinazione come acido.
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