ITMI20120408A1 - PROCEDURE FOR COMBINED AND SIMULTANEOUS FILLING FROM COMBUSTION FUMES OF VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS, OXIDES OF NITROGEN AND PARTICULATE OF COMBUSTION, AND PLANT TO REALIZE THIS PROCEDURE - Google Patents
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Description
PROCEDIMENTO PER L'ABBATTIMENTO COMBINATO E SIMULTANEO DAI FUMI DI COMBUSTIONE DI COMPOSTI ORGANICI VOLATILI, OSSIDI D'AZOTO E PARTICOLATO DI COMBUSTIONE, E IMPIANTO PER REALIZZARE QUESTO PROCEDIMENTO PROCEDURE FOR COMBINED AND SIMULTANEOUS ABATEMENT OF COMBUSTION FUMES OF VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS, NITROGEN OXIDES AND COMBUSTION PARTICULATE, AND PLANT TO CARRY OUT THIS PROCEDURE
La presente invenzione concerne un procedimento per abbattere, in modo combinato e simultaneo dai fumi di combustione, i composti organici volatili, gli ossidi d'azoto e il particolato di combustione. The present invention relates to a process for the combined and simultaneous abatement of volatile organic compounds, nitrogen oxides and combustion particulates from the combustion fumes.
L'invenzione si estende inoltre all'impianto per realizzare questo procedimento. The invention also extends to the plant for carrying out this process.
La maggior parte dei sistemi di trattamento fumi delle centrali termoelettriche alimentate a carbone realizza la denitrificazione mediante processi SCR-DeNOx, mentre attua la de-polverizzazione mediante installazione di precipitatori elettrostatici o di filtri a maniche. Quest'ultima tecnologia, anche se solo recentemente inclusa tra le Best Available Technologies (BAT), sta trovando una sempre più ampia applicazione grazie alla sua maggiore efficienza nell'abbattimento delle ceneri volanti più fini. Most of the fume treatment systems of coal-fired thermoelectric power plants perform denitrification by means of SCR-DeNOx processes, while de-pulverization by installing electrostatic precipitators or bag filters. This last technology, even if only recently included among the Best Available Technologies (BAT), is finding an ever wider application thanks to its greater efficiency in the abatement of the finest fly ash.
Il metodo di post-combustione che si è ampiamente imposto per l'eliminazione degli ossidi di azoto e dei composti organici volatili (VOC), in particolare diossine, da gas di combustione contenenti ancora ossigeno, è la riduzione catalitica selettiva (SCR) con ammoniaca. Il sistema SCR impiega un catalizzatore ed un riducente (ammoniaca) per dissociare gli NOxin azoto e vapor d'acqua. The post-combustion method that has become widely established for the elimination of nitrogen oxides and volatile organic compounds (VOCs), in particular dioxins, from combustion gases still containing oxygen, is the selective catalytic reduction (SCR) with ammonia. . The SCR system uses a catalyst and a reducing agent (ammonia) to dissociate NOxin nitrogen and water vapor.
Con i sistemi SCR possono essere ottenute efficienze di abbattimento superiori al 90% con una concentrazione al camino di ammoniaca non reagita (slip) sotto i 5 ppm (v/v). I sistemi SCR convenzionali impiegano catalizzatori, che generalmente operano in una finestra di temperatura tra i 320 ed i 380°C e con una perdita di carico tra i 7 e i 10 mbar relativa ad una portata fumi tipicamente dell'ordine di 2 milioni di m<3>/h alle condizioni standard di temperatura e pressione (STP) di 25°C ed 1 atm. I fumi derivanti dalla combustione del carbone contengono ceneri in un ammontare variabile da alcune decine di milligrammi a qualche grammo per m<3>. E' possibile prevenire l'accumulo del particolato di combustione e l'occlusione del letto catalitico attraverso l'utilizzo di catalizzatori del tipo a flusso parallelo. Vi sono due tipi di catalizzatori a flusso parallelo: With SCR systems, abatement efficiencies of over 90% can be obtained with a concentration of unreacted (slip) ammonia in the stack below 5 ppm (v / v). Conventional SCR systems use catalysts, which generally operate in a temperature window between 320 and 380 ° C and with a pressure drop between 7 and 10 mbar relative to a flue gas flow rate typically of the order of 2 million m < 3> / h at standard conditions of temperature and pressure (STP) of 25 ° C and 1 atm. The fumes deriving from the combustion of coal contain ashes in an amount ranging from a few tens of milligrams to a few grams per m <3>. It is possible to prevent the accumulation of combustion particles and the occlusion of the catalytic bed through the use of parallel flow type catalysts. There are two types of parallel flow catalysts:
- monoliti del tipo a piastra, in cui piastre di catalizzatori con varie sagomature vengono assemblate in elementi delle dimensioni 500x500x500 mm; - plate-type monoliths, in which catalyst plates with various shapes are assembled into elements having dimensions 500x500x500 mm;
- monoliti del tipo a nido d'ape (honeycomb) ottenuti per deposizione di un layer sottile di materiale catalitico su una struttura ceramica o per estrusione del materiale catalitico per ottenere un elemento delle dimensioni di circa 150x150x600 mm con canali a sezione quadrata. - honeycomb monoliths obtained by depositing a thin layer of catalytic material on a ceramic structure or by extrusion of the catalytic material to obtain an element with dimensions of approximately 150x150x600 mm with square section channels.
Sul mercato sono disponibili catalizzatori con un'intercapedine di separazione tra le piastre o con una larghezza dei canali variabile tra 4 e 10 mm. La variazione di questa dimensione determina una differenza nell'area geometrica specifica del catalizzatore. Una più elevata separazione tra le piastre o dimensione dei canali è impiegata nel trattamento dei fumi di combustione da carbone che presentano una più alta concentrazione di ceneri. On the market there are catalysts with a separation gap between the plates or with a channel width varying between 4 and 10 mm. The variation of this dimension determines a difference in the specific geometric area of the catalyst. A higher plate separation or channel size is employed in the treatment of coal combustion fumes which have a higher ash concentration.
Sono possibili differenti localizzazioni del reattore DeNOxrispetto agli altri elementi che costituiscono il complesso di una centrale termoelettrica. Different locations of the DeNOx reactor are possible with respect to the other elements that make up the complex of a thermoelectric power plant.
II reattore catalitico DeNOx, nella configurazione "high dust" dell'impianto, è posto tra la caldaia di combustione del carbone ed il precipitatone di separazione del particolato di combustione trascinato dai fumi provenienti dalla caldaia. Questo sistema noto ha il vantaggio che i fumi in arrivo al DeNOxgià si trovano alla temperatura necessaria per la denitrificazione. Ha tuttavia lo svantaggio di alimentare il DeNOxcon dei fumi aventi il loro più alto carico di particolato di combustione, il quale causa il degrado del catalizzatore di denitrificazione, sia dal punto di vista meccanico (per erosioni e simili), sia sul piano chimico (per avvelenamento del catalizzatore) . The DeNOx catalytic reactor, in the "high dust" configuration of the plant, is placed between the coal combustion boiler and the combustion particulate separation precipitatone carried by the fumes coming from the boiler. This known system has the advantage that the fumes arriving at DeNOx are already at the temperature necessary for denitrification. However, it has the disadvantage of feeding the DeNOxcon fumes having their highest combustion particulate load, which causes the degradation of the denitrification catalyst, both from the mechanical point of view (due to erosion and the like), and from the chemical point of view (for catalyst poisoning).
Altre soluzioni note prevedono lo spostamento del DeNOxa valle del precipitatone delle ceneri di combustione (impianti "low dust"), o addirittura dopo il desolforatore finale (impianti "tail end") i quali, rispetto al sistema "high dust", soffrono tuttavia dell'inconveniente, il primo, di richiedere l'impiego di un precipitatone elettrostatico capace di operare a caldo e, il secondo, di necessitare dell'aggiuntivo riscaldamento dei fumi in ingresso al reattore DeNOx. L'installazione nella configurazione "tail end" è in assoluto la più vantaggiosa dal punto di vista della vita media del catalizzatore in quanto: Other known solutions provide for the displacement of DeNOx downstream of the precipitatone of combustion ash ("low dust" systems), or even after the final desulphurizer ("tail end" systems) which, compared to the "high dust" system, however suffer from The first drawback of requiring the use of an electrostatic precipitatone capable of operating hot and, the second, of requiring additional heating of the fumes entering the DeNOx reactor. Installation in the "tail end" configuration is by far the most advantageous from the point of view of the average life of the catalyst as:
nel desolforatore vengono eliminate le principali sorgenti di disattivazione e di formazione di solfati e bisolfati di ammonio: HC1, HF, SO2, SO3; - permette di esercire il reattore DeNOxin assenza di ceneri volanti (ulteriore fonte di avvelenamento) che vengono trattenute dagli elettrofiltri; in the desulphurizer the main sources of deactivation and formation of ammonium sulphates and bisulphates are eliminated: HC1, HF, SO2, SO3; - allows the DeNOx reactor to be operated in the absence of fly ash (further source of poisoning) which are retained by the electrofilters;
- a pari conversione di N0Xè necessaria una minore quantità di catalizzatore rispetto al sistema "high dust" (essendo assente il particolato di combustione, non si hanno fenomeni di occlusione dei canali dei monoliti ed è possibile ridurre la loro sezione di passaggio aumentando di conseguenza lo sviluppo della superficie geometrica di contatto). - for the same conversion of N0X, a smaller quantity of catalyst is required compared to the "high dust" system (since the combustion particulate is absent, there are no occlusion phenomena of the channels of the monoliths and it is possible to reduce their passage section, consequently increasing the development of the geometric contact surface).
Le ultime due caratteristiche sono comuni anche alla disposizione "low dust", ma in questo caso si ha lo svantaggio di dover operare con un precipitatone elettrostatico a caldo che, dal punto di vista economico, è molto più costoso di uno a freddo. The last two characteristics are also common to the "low dust" arrangement, but in this case there is the disadvantage of having to operate with a hot electrostatic precipitatone which, from an economic point of view, is much more expensive than a cold one.
Il grande svantaggio che ha reso poco diffusa la disposizione "tail end" è il considerevole consumo di energia richiesta per riscaldare i gas effluenti (dopo il desolioratore i fumi hanno una temperatura di 50-60°C) alla temperatura di funzionamento del catalizzatore (300-400°C). Di contro, la notevole diffusione della configurazione "high dust" deriva dal fatto che il gas in uscita dall'economizzatore si trova già alla temperatura ideale per il processo SCR. Nella seguente tabella vengono riassunti vantaggi e svantaggi delle tre configurazioni: The great disadvantage that made the "tail end" arrangement not very widespread is the considerable energy consumption required to heat the flue gases (after the desolorizer the fumes have a temperature of 50-60 ° C) at the operating temperature of the catalyst (300 -400 ° C). On the other hand, the notable diffusion of the "high dust" configuration derives from the fact that the gas leaving the economizer is already at the ideal temperature for the SCR process. The following table summarizes the advantages and disadvantages of the three configurations:
Tabella - Confronto fra le tre disposizioni SCR Table - Comparison between the three SCR provisions
(<*>) unità arbitrarie (<*>) arbitrary units
Costituisce lo scopo principale della presente invenzione quello di fornire un procedimento ed il relativo impianto per realizzare l'abbattimento combinato e simultaneo, dai fumi di combustione, di composti organici volatili, ossidi d'azoto e particolato di combustione i quali, rispetto ai tradizionali sistemi utilizzati nel settore, permettano di ottenere una maggiore compattezza dell'impianto ed una più facile installazione in impianti già esistenti. The main purpose of the present invention is to provide a process and the relative plant for carrying out the combined and simultaneous abatement, from combustion fumes, of volatile organic compounds, nitrogen oxides and combustion particulates which, compared to traditional systems used in the sector, allow to obtain a greater compactness of the system and an easier installation in existing systems.
Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di fornire un procedimento del tipo anzidetto il quale, diversamente dalla tecnica anteriore, permetta di essere attuato nella descritta configurazione "high dust", vantaggiosa perché non richiede il riscaldamento aggiuntivo dei fumi da denitrificare e tuttavia capace di presentare tutti i vantaggi della configurazione "tail end", in cui il catalizzatore non entra mai in contatto con le ceneri di combustione. A further object of the invention is to provide a process of the aforesaid type which, unlike the prior art, allows it to be carried out in the described "high dust" configuration, advantageous because it does not require additional heating of the fumes to be denitrified and yet capable of have all the advantages of the "tail end" configuration, in which the catalyst never comes into contact with the combustion ashes.
Questi ed altri scopi sono raggiunti con il procedimento, il filtro a manica, l'impianto e il catalizzatore delle rivendicazioni rispettivamente 1, 3, 6 e 10. Dei preferiti modi di realizzare l'invenzione risultano delle restanti rivendicazioni. In rapporto ai sistemi tradizionali per l'abbattimento di polveri, ossidi d'azoto e VOC, quello dell'invenzione offre il vantaggio di permettere una maggior compattezza di impianto ed una sua più facile installazione su quelli già esistenti. These and other purposes are achieved with the method, the bag filter, the plant and the catalyst of claims 1, 3, 6 and 10 respectively. The remaining claims result from the preferred ways of carrying out the invention. In relation to the traditional systems for the abatement of dust, nitrogen oxides and VOC, the one of the invention offers the advantage of allowing a greater compactness of the system and its easier installation on the already existing ones.
Un ulteriore vantaggio dell'invenzione è rappresentato dal fatto che l'unità combinata di trattamento dei fumi è installata in configurazione "high dust", offrendo tuttavia tutti i vantaggi della configurazione "tail end", poiché il catalizzatore non entra in contatto con le ceneri di combustione. A further advantage of the invention is represented by the fact that the combined smoke treatment unit is installed in the "high dust" configuration, however offering all the advantages of the "tail end" configuration, since the catalyst does not come into contact with the ashes. combustion.
Inoltre il catalizzatore in forma di pellets possiede, rispetto a quello in forma di monolito, un costo notevolmente inferiore e presenta un'efficienza di abbattimento molto più elevata, consentendo così una notevole riduzione del volume d'impianto e dei costi d 'investimento . Furthermore, the catalyst in the form of pellets has, compared to the one in the form of monolith, a considerably lower cost and has a much higher abatement efficiency, thus allowing a considerable reduction in the volume of the plant and in the investment costs.
L'obiettivo della presente invenzione è la messa a punto di un processo combinato per l'abbattimento simultaneo, in un'unica unità di trattamento, sia del particolato di combustione, sia degli ossidi di azoto (N0X), ovvero composti organici volatili, in particolare diossine, contenuti nei fumi delle centrali termoelettriche alimentate a polverino di carbone. Allo scopo è impiegato un catalizzatore eterogeneo gassolido a letto fisso costituito da granuli con forma e dimensione idonee ad assicurare basse perdite di carico. Il catalizzatore è collocato dentro opportuni cestelli di contenimento, che sono a loro volta posizionati all'interno delle maniche filtranti. The objective of the present invention is the development of a combined process for the simultaneous abatement, in a single treatment unit, of both combustion particulates and nitrogen oxides (N0X), i.e. volatile organic compounds, in particular dioxins, contained in the fumes of the thermoelectric power plants fueled by coal dust. For this purpose, a heterogeneous fixed-bed gas-solid catalyst is used consisting of granules with a shape and size suitable for ensuring low pressure drops. The catalyst is placed inside suitable containment baskets, which are in turn positioned inside the filter bags.
Questi ed altri scopi, vantaggi e caratteristiche risultano dalla descrizione che segue di un preferito modo di realizzare l'impianto dell'invenzione illustrato, a titolo di esempio non limitativo, nelle figure delle allegate tavole di disegni. In esse: These and other objects, advantages and characteristics result from the following description of a preferred way of realizing the system of the invention illustrated, by way of non-limiting example, in the figures of the attached drawings. In them:
- la figura 1 illustra uno schema di un impianto noto per l'abbattimento delle polveri e degli ossidi d'azoto dai fumi di combustione; Figure 1 illustrates a diagram of a known plant for the abatement of dust and nitrogen oxides from combustion fumes;
- la figura 2 illustra un filtro a maniche secondo l'invenzione, utilizzato per l'abbattimento simultaneo del particolato di combustione e degli ossidi d'azoto; Figure 2 illustrates a bag filter according to the invention, used for the simultaneous removal of combustion particles and nitrogen oxides;
- la figura 3 illustra il particolare di una manica filtrante del filtro di figura 2, dotata di catalizzatore; Figure 3 illustrates the detail of a filter bag of the filter of Figure 2, equipped with a catalyst;
- la figura 4 illustra in esploso la manica filtrante di figura 3; Figure 4 is an exploded view of the filter bag of Figure 3;
- la figura 5 illustra uno schema dell'impianto dell'invenzione provvisto del filtro a manica delle figure precedenti; e Figure 5 illustrates a diagram of the plant of the invention provided with the bag filter of the previous figures; And
- la figura 6 illustra il grafico della conversione degli N0Xin funzione della temperatura di reazione dell'impianto dell'invenzione. Figure 6 illustrates the graph of the conversion of N0X as a function of the reaction temperature of the plant of the invention.
L'impianto delle figure precedenti, descritto nel seguito per l'abbattimento combinato e simultaneo dai fumi di combustione di ossidi d'azoto e di particolato, è in realtà ugualmente utilizzabile per abbattere anche i composti organici volatili (VOC), in particolare modo le diossine. The system of the previous figures, described below for the combined and simultaneous abatement of nitrogen oxides and particulates from the combustion fumes, is actually equally usable to reduce volatile organic compounds (VOC), in particular the dioxins.
L'impianto illustrato in figura 1, di tipo "high dust", comprende una caldaia 1 dalla quale esce una corrente 2 di fumi di combustione contenenti particolato (ceneri di combustione) e ossidi d'azoto N0X. Questa corrente 2 di fumi, alla temperatura di 320-380°C, è quindi inviata all'interno del reattore SCR DeNOx3 di denitrificazione dei fumi, per passaggio su di un opportuno letto di catalizzatore 12. I fumi denitrificati 4 che escono dal reattore SCR DeNOx3 scambiano calore nel dispositivo 5 di preriscaldamento dell'aria 6 inviata in ingresso alla caldaia 1. La corrente di fumi raffreddata 7 è quindi inviata ad un precipitatone elettrostatico o filtro a manica 8, in cui si realizza la separazione delle ceneri di combustione. La corrente 9 di fumi denitrificati e depolverati così ottenuta, dopo aver ceduto calore nello scambiatore gas-gas 10, è infine inviata alla unità di desolforazione 11, dalla quale esce una corrente 13 di fumi denitrificati, depolverati e desolforati. The system illustrated in Figure 1, of the "high dust" type, comprises a boiler 1 from which a stream 2 of combustion fumes containing particulate matter (combustion ash) and nitrogen oxides N0X comes out. This stream 2 of fumes, at a temperature of 320-380 ° C, is then sent into the SCR DeNOx3 reactor for denitrification of the fumes, by passing over a suitable bed of catalyst 12. The denitrified fumes 4 leaving the SCR reactor DeNOx3 exchange heat in the device 5 for preheating the air 6 sent to the inlet to the boiler 1. The cooled flue gas stream 7 is then sent to an electrostatic precipitatone or bag filter 8, in which the combustion ashes are separated. The stream 9 of denitrified and dedusted fumes thus obtained, after having transferred heat in the gas-gas exchanger 10, is finally sent to the desulphurization unit 11, from which a stream 13 of denitrified, dedusted and desulphurized fumes comes out.
Questo sistema noto ha il vantaggio di fare giungere al reattore SCR DeNOx3 una corrente 2 di fumi che si trova naturalmente, per la sua provenienza dalla caldaia 1, già alla temperatura (320-380°C) adatta per la reazione catalitica di denitrificazione. Il medesimo sistema noto ha tuttavia l'inconveniente di provocare il degrado chimico e fisico dei letti di catalizzatore 12 posti all'interno del reattore 3, dovuto al contatto di questo con le ceneri di combustione. This known system has the advantage of causing a stream 2 of fumes to reach the SCR DeNOx3 reactor which is naturally found, due to its origin from the boiler 1, already at the temperature (320-380 ° C) suitable for the catalytic reaction of denitrification. However, the same known system has the drawback of causing the chemical and physical degradation of the catalyst beds 12 placed inside the reactor 3, due to the latter coming into contact with the combustion ashes.
Allo scopo di mantenere i vantaggi della configurazione "high dust" sopra descritta, superando tuttavia gli inconvenienti legati al degrado del catalizzatore nel reattore SCR DeNOx, è realizzato l'impianto illustrato in figura 5. Questo impianto prevede, oltre alla caldaia 1 ed al preriscaldatore 5 descritti più sopra, anche un'unità 14 di abbattimento combinato e simultaneo, dai fumi 2 di combustione, degli ossidi d'azoto e delle ceneri di combustione formati nella caldaia 1. In order to maintain the advantages of the "high dust" configuration described above, while overcoming the drawbacks linked to the degradation of the catalyst in the SCR DeNOx reactor, the system illustrated in figure 5 has been created. 5 described above, also a unit 14 for the combined and simultaneous removal of the nitrogen oxides and combustion ashes formed in the boiler 1 from the combustion fumes 2.
La detta unità 14 è in particolare formata da una intelaiatura metallica esterna 15, all'interno della quale è alloggiata una pluralità di filtri a manica 16. Come meglio è rappresentato nelle figure 3 e 4, ciascun filtro a manica 16 è composto, nella parte più esterna, da un tessuto filtrante 17 sagomato a manica e, nella parte interna, da un reticolato metallico 18 di irrigidimento. Il filtro a manica 16 presenta inoltre un fondo chiuso 19 ed un'imboccatura superiore 28, in corrispondenza della quale è alloggiato un cestello 21, anch'esso di tipo reticolare, contenente a sua volta un catalizzatore di denitrificazione 22 in granuli. Said unit 14 is in particular formed by an external metal frame 15, inside which a plurality of bag filters 16 is housed. more external, by a sleeve-shaped filtering fabric 17 and, in the internal part, by a stiffening metal grid 18. The bag filter 16 also has a closed bottom 19 and an upper opening 28, in correspondence with which a basket 21 is housed, also of the reticular type, containing in turn a denitrification catalyst 22 in granules.
Questo cestello 21 è di tipo estraibile dall'imboccatura 28 della manica filtrante 16. Infatti, come meglio risulta dalla figura 4, il cestello 21 è semplicemente inserito all'interno dell'imboccatura 28 della manica filtrante 16, fino ad appoggiarsi con il suo collare 20, sporgente verso l'esterno, al di sopra del corrispondente bordo di alloggiamento 27 presente sulla piastra 29 di posizionamento delle maniche collocata nella parte superiore del filtro a manica illustrato in figura 2. Il mantenimento in posizione del cestello 21 contro la spinta verso l'alto prodotta dai fumi 24 è invece assicurato dal fissaggio del cestello 21 sul bordo di alloggiamento 27 mediante i morsetti di serraggio 30. This basket 21 is of the extractable type from the opening 28 of the filtering bag 16. In fact, as better shown in figure 4, the basket 21 is simply inserted inside the opening 28 of the filtering bag 16, until it rests with its collar. 20, projecting outwards, above the corresponding housing edge 27 present on the sleeve positioning plate 29 located in the upper part of the bag filter illustrated in figure 2. The holding of the basket 21 in position against the thrust towards the The top produced by the fumes 24 is instead ensured by the fixing of the basket 21 on the housing edge 27 by means of the clamps 30.
E' importante sottolineare che la vita media delle maniche in tessuto 17 è molto inferiore rispetto a quella del catalizzatore in granuli 22. Durante il normale esercizio, il tessuto filtrante 17 è soggetto a rottura, per cui generalmente esso deve essere sostituito più volte prima che il catalizzatore 22 giunga a fine vita. Il confinamento del catalizzatore in granuli 22 all'interno del cestello 21 offre il vantaggio che esso non sia disperso nel caso di rottura della manica in tessuto 17. Inoltre, 1'estraibiltà dei cestelli 21 dall'interno delle maniche filtranti 16 assicura una facile sostituzione del catalizzatore 22 esausto senza dover sfilare le maniche di tessuto 17. I fumi 2 da trattare incidono sulla parete laterale della manica 16 formata dal tessuto filtrante 17, così da ottenere la separazione delle ceneri 23. La corrente 24 di fumi, così depolverata attraversando il tessuto filtrante 17, entra quindi in contatto con il catalizzatore 22 passando attraverso le maglie del cestello 21. Si ottiene così, all'uscita dalla imboccatura 26 del cestello 21 inserito nella manica filtrante 16, una corrente 25 di fumi depolverati e denitrificati, successivamente inviati al desolforatore 11. It is important to underline that the average life of the fabric sleeves 17 is much lower than that of the granule catalyst 22. During normal operation, the filtering fabric 17 is subject to breakage, so that generally it must be replaced several times before the catalyst 22 reaches the end of its life. The confinement of the catalyst in granules 22 inside the basket 21 offers the advantage that it is not dispersed in the event of the fabric sleeve 17 breaking. Furthermore, the extractability of the baskets 21 from the inside of the filtering bags 16 ensures easy replacement. of the exhausted catalyst 22 without having to remove the sleeves of fabric 17. The fumes 2 to be treated affect the side wall of the sleeve 16 formed by the filtering fabric 17, so as to obtain the separation of the ashes 23. The stream 24 of fumes, thus dedusted, passing through the filter fabric 17, then comes into contact with the catalyst 22 passing through the meshes of the basket 21. In this way, at the exit from the mouth 26 of the basket 21 inserted in the filtering bag 16, a stream 25 of dedusted and denitrified fumes is obtained, subsequently sent to the desulfurizer 11.
Come catalizzatore 22 in forma granulare da posizionare nello spazio libero disponibile all'interno delle maniche filtranti sono stati investigati due catalizzatori sintetizzati in laboratorio mediante dispersione della fase attiva su un supporto commerciale di T1O2(granuli cilindrici 3x3 mm, fase cristallina anatasio, area superficiale specifica di 156 m<2>/g, densità di impacchettamento pari a 705 kg/m<3>). I due catalizzatori si differenziano tra loro per la composizione della fase attiva, per l'uno costituita dal 5% peso di V2O5, indicato per l'impiego con fumi di combustione a basso contenuto di anidride solforosa (SO2), mentre per l'altro dallo 0,7% peso di V2O5più il 7% peso di WO3, al contrario idoneo per un alto contenuto di SO2 nei fumi. As catalyst 22 in granular form to be positioned in the free space available inside the filter bags, two catalysts synthesized in the laboratory were investigated by dispersing the active phase on a commercial support of T1O2 (cylindrical granules 3x3 mm, anatase crystalline phase, specific surface area of 156 m <2> / g, packing density equal to 705 kg / m <3>). The two catalysts differ from each other in the composition of the active phase, for one consisting of 5% by weight of V2O5, suitable for use with combustion fumes with a low sulfur dioxide content (SO2), while for the other 0.7% by weight of V2O5 plus 7% by weight of WO3, on the contrary suitable for a high content of SO2 in the fumes.
Le prove di efficienza catalitica sono state effettuate in un reattore da laboratorio costituito da un filtro in tessuto ceramico il cui spazio libero al suo interno è stato parzialmente riempito con 50 g di catalizzatore in granuli, corrispondenti a un volume di circa 0,0401 per ambedue i campioni indagati. Le condizioni di prova sono state le seguenti: The catalytic efficiency tests were carried out in a laboratory reactor consisting of a ceramic fabric filter whose free space inside it was partially filled with 50 g of catalyst in granules, corresponding to a volume of about 0.0401 for both. the samples investigated. The test conditions were as follows:
- Temperatura 200-380 °C - Space Velocity (portata di alimentazione/volume filtro) 8000-14000 h<'1>- Concentrazione di ossidi di azoto nella miscela 500 ppm v/v - Concentrazione di ammoniaca nella miscela 500 ppm v/v - Concentrazione di ossigeno nella miscela 3 % v/v - Rapporto molare NH3/NO nell’alimentazione 1 - Temperature 200-380 ° C - Space Velocity (supply flow rate / filter volume) 8000-14000 h <'1> - Concentration of nitrogen oxides in the mixture 500 ppm v / v - Concentration of ammonia in the mixture 500 ppm v / v - Concentration of oxygen in the mixture 3% v / v - Molar ratio NH3 / NO in the feed 1
- Azoto nella miscela q.b. a 100 % v/v - Nitrogen in the mixture to taste at 100% v / v
I valori di Space Velocity (SV) sono calcolati riferendosi alla portata di alimento al reattore in Nm<3>/h ed al volume realmente occupato dal catalizzatore in granuli (40 mi). The Space Velocity (SV) values are calculated referring to the feed rate to the reactor in Nm <3> / h and to the volume actually occupied by the catalyst in granules (40 ml).
Come evidenziato nel grafico di figura 6, entrambi i catalizzatori si sono rivelati appropriati per l'impiego nella metodologia proposta, mostrando efficienze di conversione anche maggiori del 90%. As shown in the graph of figure 6, both catalysts proved to be appropriate for use in the proposed methodology, showing conversion efficiencies even greater than 90%.
Per una SV di 8000 h-<1>il catalizzatore V2O5 5% peso/Ti02, in linea con l'alto contenuto di V2O5 che è l'ossido maggiormente attivo nella reazione SCR, mostra una conversione di NO superiore all'80% in tutto l'intervallo di temperatura sperimentato, raggiungendo valori del 91,6% a 300°C e del 94% a 350°C. Ad una SV pari a 14000 h-<1>l'efficienza di conversione subisce un calo, tuttavia mantenendosi a valori comunque elevati (88,5% a 300°C e del 90,5% a 350 e 380°C). For an SV of 8000 h- <1> the catalyst V2O5 5% weight / Ti02, in line with the high content of V2O5 which is the most active oxide in the SCR reaction, shows a conversion of NO higher than 80% in throughout the temperature range tested, reaching values of 91.6% at 300 ° C and 94% at 350 ° C. At an SV equal to 14000 h- <1> the conversion efficiency undergoes a decrease, however remaining at high values (88.5% at 300 ° C and 90.5% at 350 and 380 ° C).
L'andamento della conversione di NO sul catalizzatore 0,7% peso di V205+ 7% peso di WO3/T1O2 è molto differente da quello del campione a base di solo V205. Rispetto a quest'ultimo, esso mostra dei valori di efficienza molto inferiori sino alla temperatura di circa 280°C, per poi recuperare velocemente alle temperature superiori, tanto da quasi eguagliare i valori del primo catalizzatore. The trend of the conversion of NO on the catalyst 0.7% by weight of V205 + 7% by weight of WO3 / T1O2 is very different from that of the sample based on V205 only. Compared to the latter, it shows much lower efficiency values up to a temperature of about 280 ° C, and then quickly recovers at higher temperatures, so much so as to almost equal the values of the first catalyst.
Alla luce dei risultati sperimentali ottenuti, è stato valutato che per abbattere con efficienza del 90% gli NOxemessi da un gruppo da 660 MW occorrerebbero 150 m di catalizzatore 22 in granuli (contro gli oltre 650 m di catalizzatore in forma di monoliti a nido d'ape 12 del processo SCR convenzionale) . Un tale volume troverebbe ampiamente posizionamento all'interno delle maniche filtranti 16 utilizzate negli attuali sistemi di filtrazione (più di 14000 della lunghezza di 8 m e diametro 10 cm) . Nell'ipotesi di una sua uniforme distribuzione all'interno di quest 'ultime, ciascuna manica sarebbe occupata dal catalizzatore in granuli 22 soltanto per 1/15 del volume e per un'altezza pari a 50 cm. Ne consegue che l'integrazione del catalizzatore 22 al loro interno, contenuto nel rispettivo cestello 21, non causerebbe eccessive perdite di carico aggiuntive. In the light of the experimental results obtained, it was estimated that 150 m of catalyst 22 in granules would be needed to reduce the NOx emitted by a group of 660 MW with an efficiency of 90% (compared to over 650 m of catalyst in the form of honeycomb monoliths. ape 12 of the conventional SCR process). Such a volume would be widely positioned inside the filter bags 16 used in current filtration systems (more than 14,000 with a length of 8 m and a diameter of 10 cm). Assuming its uniform distribution within the latter, each sleeve would be occupied by the catalyst in granules 22 only for 1/15 of the volume and for a height equal to 50 cm. It follows that the integration of the catalyst 22 inside them, contained in the respective basket 21, would not cause excessive additional pressure drops.
Claims (12)
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2012
- 2012-03-16 IT IT000408A patent/ITMI20120408A1/en unknown
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