NO742364L

NO742364L -

Info

Publication number: NO742364L
Application number: NO742364A
Authority: NO
Inventors: T R Paterson
Original assignee: Wiggins Teape Res Dev
Priority date: 1974-06-28
Filing date: 1974-06-28
Publication date: 1975-12-30

Description

Fremgangsmåte for reduksjon av svovelutslippet fra forbrennings-ovner. Procedure for reducing the sulfur emissions from combustion furnaces.

Oppfinnelsen angår fremgangsmåter for reduksjon av utslippet av gassformige, svovelholdige forbindelser fra ovner som forbrenner svovelholdige forbindelser. Oppfinnelsen er særlig anvendelig :for'regulering av utslippet av illeluktende, svovelholdige stoffer fra gjenvinningssystemer av den typen som ofte 'brukes for gjenvinning,?, av behandlingskjemikalier i sulfitt- og sulfat-papirfabrikker. The invention relates to methods for reducing the emission of gaseous, sulfur-containing compounds from furnaces that burn sulfur-containing compounds. The invention is particularly useful for regulating the emission of foul-smelling, sulfur-containing substances from recycling systems of the type often used for recycling processing chemicals in sulphite and sulphate paper mills.

I vanlige gjenvinningssystemer av denne typen blir f.eks. avlut som inneholder ca. 10 -15% opploste organiske og uorganiske faste stoffer, vanligvis inndampet i kjent flertrinns-:apparatur til en tbrrstoffkonsentråsjon på ca. 55-65 vektprosent. In normal recycling systems of this type, e.g. liquor containing approx. 10 -15% dissolved organic and inorganic solids, usually evaporated in known multi-stage apparatus to a water concentration of approx. 55-65 percent by weight.

Den konsentrerte, luten dusjes så ned i en gjenvinningsovn hvorThe concentrated lye is then showered into a recovery furnace where

de organiske bestanddeler brennes og forlater ovnen som gassformige forbrennihgsprodukter mens metallsaltene oppsamles i bunnen av gjenvinningsovnen som en smeltet aske eller smelte. the organic components are burned and leave the furnace as gaseous combustion products, while the metal salts are collected at the bottom of the recovery furnace as a molten ash or melt.

For enkelhets skyld er prosessen oftest basert på ett enkelt metall. Metallbasen er oftest natrium, men særlig ved sulfitt-. oppslutning, kan det alternativt være kalsium eller magnesium.^ Avdamping.av væsken foregår når dusjen passerer ned gjennom forbrenningskammerets atmosfære og på kamm<g>freggene. For simplicity, the process is usually based on a single metal. The metal base is most often sodium, but especially with sulphite. accumulation, it can alternatively be calcium or magnesium.^ Evaporation of the liquid takes place when the shower passes down through the atmosphere of the combustion chamber and onto the comb<g>fregs.

Forbrenningsluften som tilfbres ovnen reguleres på en slik måte at man inne i ovnen får en ovre oksydasjonssone og en nedre reduksjonssone. The combustion air supplied to the oven is regulated in such a way that inside the oven you get an upper oxidation zone and a lower reduction zone.

I den nedre sonen faller tbrket og pyrolysert væske ned til ovnsgulvet og oppsamles i et sjikt. Lufttilforselen-^tj^l denne sonen reguleres på en slik måte at man brenner av de organiske stoffer til brennbare gasser mens man opprettholder en redu-serende atmosfære., Smeltenaav uorganiske stoffer renner fra ovnsgulvet gjennom smelte-utrenningsåpninger som sulfider og kar-bonater eller transporteres med avlbpsgasséne og gjenvinnes på In the lower zone, dried and pyrolyzed liquid falls to the furnace floor and is collected in a layer. The air supply to this zone is regulated in such a way that the organic substances are burned into combustible gases while maintaining a reducing atmosphere. The melts of inorganic substances flow from the furnace floor through melt discharge openings such as sulphides and carbonates or transported with the waste gases and recycled on

et senere trinn. Bare en del åv svovelinnholdet i luten som brennes beholdes i smeiten, resten omdannes til flyktige svovel-gasser som 1 nedre sone hovedsakelig er sulfidforbindelser. a later step. Only part of the sulfur content in the lye that is burned is retained in the smelting, the rest is converted into volatile sulfur gases which in the lower zone are mainly sulphide compounds.

I ovre oksydasjonssone tilfores sekundær- og eventuelt tertiærluft med det formål å oppnå fullstendig forbrenning av alle brennbare gasser som dannes i den nedre sonen og særlig for. In the upper oxidation zone, secondary and possibly tertiary air is supplied with the aim of achieving complete combustion of all combustible gases that are formed in the lower zone and especially for.

å oksydere illeluktende sulfidforbindelser til svoveldioksyd.to oxidize malodorous sulphide compounds to sulfur dioxide.

I byre.sone blir en del av eller alt uorganisk stoff, avhengigIn the byre zone, some or all of the inorganic matter becomes dependent

av den"anvendte metallbase, révét med i avlbpsgasséne. Når disse stoffer passerer oksydasjonssonen,omdannes de uorganiske.^stoffer til sulfat og karbona tforbindelser1, hvor mengden karbo- of the metal base used, is included in the waste gases. When these substances pass the oxidation zone, the inorganic substances are converted into sulphate and carbonate compounds1, where the amount of carbo-

nat avhenger av den tilgjengelige mengde oksygen i ovre sone. AvlbpsgassSskeri fjernes vanligvis med elektrostatiske filtere eller dusjanlegg. Den ovre sonen inneholder vanligvis også yarmeveksler-rorknipper for dampfremstilling ved hjelp av spill-gassvarmen. ; nat depends on the available amount of oxygen in the upper zone. Waste gas pollution is usually removed with electrostatic filters or shower systems. The upper zone also usually contains arm exchanger rudders for steam production using the waste gas heat. ;

Ubehagelig lukt kommer fra dannelsen av ovennevnte'flyktige svovelforbindelser, særlig hydrogensulfid og merkap-taner, i nedre reduksjonssone i ovnen. An unpleasant odor comes from the formation of the above-mentioned volatile sulfur compounds, particularly hydrogen sulphide and mercaptans, in the lower reduction zone of the furnace.

På grunn av den relativt sammensatte funksjon for gjenvinningsovnen, som kombinerer oksydasjon og reduksjon og dampfremstilling i en enhet under hoy temperatur, passerer en del av gassene gjennom ovnen uten å oksyderes og skaper luktproblemer . i nærheten av gjenvinningsovnen. Due to the relatively complex function of the recovery furnace, which combines oxidation and reduction and steam production in one unit under high temperature, part of the gases pass through the furnace without being oxidized and create odor problems. near the recycling furnace.

Innstillingen av den riktige lufttilgang for forbrenning av avluten i ovnen er meget vanskelig. For mye luft gir bket oksygeninnhold i avlbpsgasséne som igjen oksyderer svoveldiok-sydet til svoveltrioksyd og derfor svovelsyre. Setting the right air supply for burning the waste liquor in the furnace is very difficult. Too much air gives a low oxygen content in the waste gases, which in turn oxidizes the sulfur dioxide to sulfur trioxide and therefore sulfuric acid.

Svoveltrioksydet og svovelsyren samler seg sammen med spillgass-stbvet på kokerrbr,. kanaler, vifter, varmesystemer etc. og kan være årsak til korrosjon av disse bestanddeler. Jo surere asken blir, jo stbrre er tendensen til å danne faste avsetninger. I de elektrostatiske filtere som vanligvis brukes for å fjerne askepartikler fra avlbpsgasséne kan videre den sure asken som oppsamles rundt elektrodene i filteret forårsake en elektrisk hbyspennings-kortslutning og eventuelt stans av ovnsdriften.; The sulfur trioxide and sulfuric acid collect together with the waste gas dust on the boiler. ducts, fans, heating systems etc. and can cause corrosion of these components. The more acidic the ash becomes, the greater the tendency to form solid deposits. In the electrostatic filters that are usually used to remove ash particles from the waste gases, the acidic ash that collects around the electrodes in the filter can cause an electrical high-voltage short circuit and possibly stop the furnace operation.;

For lite oksygen vil på den annen side gi en hby aske-pH og derved ingen vanskeligheter i filterne, men mangelen på oksyderende atmosfære i ovre sone i ovnen, tillater utslipp av hydrogensulfid. Dette kan ikke godtas, slik at det er normal praksis.å velge en drifts-middelvei mellom for store mengder illfn luftende gasser og vanskeligheter med sur aske. Too little oxygen, on the other hand, will result in a high ash pH and thus no difficulties in the filters, but the lack of oxidizing atmosphere in the upper zone of the furnace allows the emission of hydrogen sulphide. This cannot be accepted, so that it is normal practice to choose an operational middle way between excessive amounts of illfn aerating gases and difficulties with acid ash.

For reduksjon av utslippet av gassformige, svovelholdige forbindelser fra en ovn som forbrenner svovelholdige stoffer, reguleres i.henhold til oppfinnelsen oksygentilfbrselen til for- - In order to reduce the emission of gaseous, sulfur-containing compounds from a furnace that burns sulfur-containing substances, according to the invention, the oxygen supply to the for-

brenningsprosessen slik at man oksyderer svovelforbindelsene i avlbpsgasséne til svoveldioksyd og svoveltrioksyd eller svovelsyre og innsprbyter et metallkarbonat £ avlbpsgasséne, for reaksjon med svoveltrioksydet eller svovelsyren under dannelse av' et fast metallsulfat som derpå kan separeres fra avlbpsgasséne. the burning process so that the sulfur compounds in the waste gases are oxidized to sulfur dioxide and sulfur trioxide or sulfuric acid and a metal carbonate is substituted for the waste gases, for reaction with the sulfur trioxide or sulfuric acid to form a solid metal sulphate which can then be separated from the waste gases.

Når ovnsprosessen-er basert på et,enkelt metall, vil det innforte karbonat vanligvis være basemetallets karbonat, som kan være natrium, kalsium eller magnesium, som eksempler. Karbo- When the furnace process is based on a single metal, the carbonate introduced will usually be the carbonate of the base metal, which may be sodium, calcium or magnesium, as examples. carbo-

natet innsprbytes fortrinnsvis i finfordelt, fast form.The net is preferably injected in a finely divided, solid form.

Som et resultat av denne fremgangsmåten ifblge oppfinnelsen blir en stor prosentvis mengde av svovelinnholdet i avlbpsgasséne overfort til metallsulfat, som derved nbytraliserer den vanskelige svoveltrioksyd og svovelsyre. I et anlegg som beskrevet ovenfor kan metalisulfatet skilles ut elektrostatisk filtrering uten vanskelighet og den askelignende utfelling i filterne viser seg å ha en relativt hby pH-verdi opp til 10. As a result of this method according to the invention, a large percentage of the sulfur content in the waste gases is transferred to metal sulfate, which thereby neutralizes the difficult sulfur trioxide and sulfuric acid. In a plant as described above, the metallic sulphate can be separated out by electrostatic filtration without difficulty and the ash-like precipitate in the filters turns out to have a relatively high pH value of up to 10.

Metallkarbonatet kan innsprbytes på et hvilket som helst punkt mellom nedre reduksjonssone og stbvfjerningsutstyret. Det mest effektive området har. vist seg å være i området hvor - varmeveksler-rbrene er plasert. The metal carbonate can be injected at any point between the lower reduction zone and the stb removal equipment. The most effective area has. proved to be in the area where - the heat exchanger tubes are placed.

En særlig utfbrelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen skal nå beskrives som eksempel i forbindelse med de vedlagte tegninger, hvor: fig. 1 viser én gjenvinningsovn med koker, for avlbps-svartlut fra en sulfitt- papirfabrikk, hvor det brukes elektrostatiske filtere for rensing av avlbpsgassen, og A particular embodiment of the method according to the invention will now be described as an example in connection with the attached drawings, where: fig. 1 shows one recovery furnace with boiler, for waste black liquor from a sulphite paper mill, where electrostatic filters are used for cleaning the waste gas, and

fig. 2 illustrerer en anordning for innsprøyting av metallkarbonat i kokeren. fig. 2 illustrates a device for injecting metal carbonate into the boiler.

Ovnen 10 har en konisk hellende bunn 11 med et utlbp 12 for smeiten av uorganiske salter. Svartluten dusjes inn The furnace 10 has a conical sloping bottom 11 with an outlet 12 for the smelting of inorganic salts. Svarluten is showered in

og tennes ved IA, noe over nivået for vifteluft-tilfbrselen 15. Avlbpsgasséne går over varmevekslerrbr 13 og produserer damp i rorene og derpå videre gjennom kanalen 16 og et elektrostatisk filter 17 med elektroder 19 samt videre til et dusjanlegg (ikke vist)' for spillgassen slippes til atmosfæren. and is ignited at IA, slightly above the level of the fan air supply valve 15. The waste gases pass over the heat exchanger tube 13 and produce steam in the pipes and then on through the channel 16 and an electrostatic filter 17 with electrodes 19 and on to a shower system (not shown) for the waste gas released to the atmosphere.

For å unngå utslipp av hydrogensulfid i avlbpsgasséne må kokeren 10 kjbres med luftoverskudd. Ved vanlig drift forer1 dette til dannelse av S0^eller H2S0^i avlbpsgasséne og avset-ning i det elektrostatiske filteret YJ av en aske som typisk har en pH på 2 - 3 og en egenvekt på ca. 0,22 g/cm' . To avoid the emission of hydrogen sulphide in the waste gases, the boiler must be purged with excess air. In normal operation, this leads to the formation of S0^ or H2S0^ in the waste gases and deposition in the electrostatic filter YJ of an ash which typically has a pH of 2 - 3 and a specific gravity of approx. 0.22 g/cm' .

Ved ovenstående fremgangsmåte, idet man antar at ovnsprosessene er basert på natrium, innsprbytes imidlertid finfordelt, fast natriumkarbonat (teknisk kjent som "lett" natrium-, karbonat) gjennom dysene 18, og denne forbindelsen reagerer med SO^eller H2S0^: However, in the above method, assuming that the furnace processes are based on sodium, finely divided solid sodium carbonate (technically known as "light" sodium carbonate) is injected through the nozzles 18, and this compound reacts with SO^ or H2SO^:

Natrlumsulfatet . som dannes skilles lett ut i det elektrostatiske filteret 17. Sodium sulfate. that is formed is easily separated in the electrostatic filter 17.

Hvis ovnsprosessen er basert på et annet metall som Ca eller Mg, kan det tilsvarende karbonatet brukes istédet for natriumkarbonat. If the furnace process is based on another metal such as Ca or Mg, the corresponding carbonate can be used instead of sodium carbonate.

En anordning for innsprøyting av karbonatet er vist på fig. 2..Anlegget omfatter en lagringsbeholder 20 for finfordelt karbonat, med en traktformet bunn 21 hvori det innblåses luft ved 22 for å redusere tetningsdannelser og inngangsette fritt utlbp av karbonatet. En dobbelt utmatningsskrue 23 er påsatt nedre dél 21 av kammeret 20 og drives av en motor 24 med variabel hastighet. Skruen 23 utmater karbonat fra beholderen 20 og inn i et par innblåsningsorganer 25 tilfbrt trykkluft fra ledningen 26 og dysene.27. Karbonatet suges inn i luftstrømmen, transporteres gjennom rorene 28 og blåses inn i kokeren 10 gjennom dysene 18. Den tilfbrte mengde karbonat til kokeren *}r. tidsenhet kan reguleres æm bnsket ved å regulere hastigheten for motoren 24. A device for injecting the carbonate is shown in fig. 2..The plant comprises a storage container 20 for finely divided carbonate, with a funnel-shaped bottom 21 into which air is blown at 22 to reduce sealing formations and allow free release of the carbonate. A double discharge screw 23 is attached to the lower part 21 of the chamber 20 and is driven by a motor 24 with variable speed. The screw 23 discharges carbonate from the container 20 and into a pair of blowing devices 25 supplied with compressed air from the line 26 and the nozzles. 27. The carbonate is sucked into the air stream, transported through the pipes 28 and blown into the boiler 10 through the nozzles 18. The added amount of carbonate to the boiler *}r. time unit can be regulated as desired by regulating the speed of the motor 24.

I et spesielt eksempel hvor man arbeidet med en mengdeIn a particular example where one worked with a quantity

på 13.400 kg svartlut pr. time gjennom kokeren 10, uten innsprbyting av natriumkarbonat og med tilstrekkelig luft til å gi et oksygeninnhold på 3% i avlbpsgasséne, fant man at H^S-innholdet i spillgassen i middel'utgjorde 440 ppm med topper opp til 1500 ppm, mens den avleirede aske i filteret 17 hadde pH lik 3,9. Derpå begynte m an å innsprbyte natriumkarbonat ved 18 i området omkring varme-rbrene 13 i en periode på 3 timer og.i en mengde på 144 kg pr. time, med et bket totalt luftforbruk på 22%. Askens pH forandret seg til 8,7. Ved begynnelsen av karbonatinnsprbytingen ble hydrogensulfid avgitt i bblgetopper, men denne avgivelse stanset. Analyse av gassene gav et tall på 108 ppm hydrogensulfid gjennom hele perioden for tilsetning av natriumkarbonat, og et midlere oksygeninnhold på 2, 5%. Undersbkelse av asken viste at den fort-satt var frittstrbmmende. I ovennevnte tilfelle er ytterligere bking av.luftforbruket mulig og i dette spesielle tilfelle blir; problemer ved filterne ikke store for askens pH er under 3,5 og krtisk under 3,0. Ytterligere nedsettelse av hydrogensulfidinn-.holdet er derfor mulig. of 13,400 kg black liquor per hour through the digester 10, without sodium carbonate replacement and with sufficient air to give an oxygen content of 3% in the waste gases, it was found that the H^S content of the waste gas averaged 440 ppm with peaks up to 1500 ppm, while the deposited ash in filter 17 had a pH equal to 3.9. Then sodium carbonate began to be injected at 18 in the area around the heaters 13 for a period of 3 hours and in a quantity of 144 kg per hour, with a net total air consumption of 22%. The ash's pH changed to 8.7. At the beginning of the carbonate replacement, hydrogen sulphide was released in bubble tops, but this release stopped. Analysis of the gases gave a figure of 108 ppm hydrogen sulphide throughout the period for the addition of sodium carbonate, and an average oxygen content of 2.5%. Examination of the ash showed that it was still free-flowing. In the above case, further reduction of the air consumption is possible and in this particular case it becomes; problems with the filters are not major for the ash's pH is below 3.5 and, critically, below 3.0. Further reduction of the hydrogen sulphide content is therefore possible.

Claims

1. Method for reducing the emission of gaseous, sulfur-containing compounds from a furnace that burns sulfur-containing substances, where the oxygen supply to the combustion process is regulated so that sulfur compounds in the waste gases are oxidized to sulfur dioxide and sulfur trioxide or sulfuric acid and a metal carbonate is injected into the waste gases for reaction with the sulfur trioxide or sulfuric acid to form solid metal sulphate. which can then be separated from the waste gases.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the furnace processes are based on a single metal and that the introduced carbonate is the carbonate of this base metal.

3. Method as stated in claim 1 or 2, characterized in that the carbonate is sodium carbonate, calcium carbonate or magnesium carbonate..

4. Procedure as stated in one or more of the above requirements, character! s/ e r t in that metal carbon,ate. insprbytes in finely divided, solid form.

5. Method as set forth in claim 4, characterized by the fact that the mineral carbonate exits from a storage , holds and is fed into an air injection system in which the carbonate is entrained in an air stream and blown into the combustion system.•

6. Method as specified in one or more of the above claims, characterized in that the metal sulfate that is formed is precipitated in electrostatic filters.

7. Method for reducing the emission of gaseous, sulfur-containing substances from a furnace for burning sulfur-containing substances connections, substantially as described in the drawings.