PL144352B1 - Method of cooling combustion gases before desulfurizing them at low temperature - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 89 03 31 144352 CZ -LNIA V- : do P Int Cl.4 B01D 53/34 Twórca wynalazku: Manfred Weigel uprawniony z patentu: Davy McKee Aktiengesellschaftj Frankfurt /Republika Federalna Niemiec/ SPOSÓB CHLODZENIA GAZU SPALINOWEGO HlZfl) ODSIARCZANIA W NISKIEJ TEMPERATURZE Rrzedmiotem wynalazku jest sposób dalszego chlodzenia wstepnie ochlodzonego, zawie¬ rajacego SOp gazu spalinowego o temperaturze skraplania kwasu siarkowego w zakresie 120-180 Cf zwlaszcza w zakresie 140-170°C, przed odsiarczaniem w niskiej temperaturze.Znane sa liczne sposoby usuwania SC^ z gazu spalinowego w niskiej temperaturze droga absorpcji wodnymi roztworami lub zawiesinami. Wedlug sposobu Wellman%a gaz spalinowy, zawie¬ rajacy SC^ doprowadza sie do zetkniecia z wodnym roztworem siarczynu sodowego, który przy tym pochlania SCU z gazu, czesciowo tworzac wodosiarczyn sodowy. Absorpcja nastepuje w temperaturze np» okolo 50-55°C, totez goracy gaz spalinowy najpierw chlodzi sie do tej temperatury. Oczysz¬ czony gaz spalinowy ma po opuszczeniu etapu absorpcji niemal temperature absorpcji. Aby mu podczas wypuszczania do atmosfery nadac wystarczajaca sile wyporu w kominie, nalezy go przed wlotem do komina ogrzac do temperatury okolo 80-100°C. Obowiazuje to dla wszystkich sposobów odsiarczania gazu spalinowego, wykorzystujacych srodowisko wodne do absorpcji SCU.Zawierajace SCU gazy spalinowe na ogól maja niska zawartosc SO,, a w nastepstwie tego wykazuja niska temperature rosy okolo 90-110°C. Te gazy spalinowe mozna po opuszczeniu kotla schlodzic bezproblemowo np. w podgrzewaczu powietrza na tyle, aby po przejsciu elektrofiltru wykazywaly np. temperature 120-130°C. Tylko w przypadku nastepnego chlodzenia gazu spalinowego do temperatury odsiarczania gazów spalinowych schlodzi sie ponizej temperatury rosy. Jedynie ten etap chlodzenia wymaga zatem tworzyw konstrukcyjnych odpornych na korozje.W przypadku gazów spalinowych, w których zawartosc SO, - np. wskutek katalitycznie dzialajacych zanieczyszczen w paliwach siarkonosnych - jest silnie zwiekszona /np. 150-200 mg S0,/nr - w odniesieniu do warunków normalnych, temperatura rosy wzrasta. Zwykle schlodzenie gazów spalinowych moze przeto nastepowac tylko do odpowiednio wyzszej temperatury, np. do tem¬ peratury 170-200°C, jezeli ma sie uniknac korozji. Jesli dalsze chlodzenie gazu spalinowego 144 3522 144 352 nastepuje z wykorzystaniem ciepla, to te etapy chlodzenia od wyzszej temperatury do tempera¬ tury wlotowej gazów spalinowych do odsiarczania, tj. temperaturowej rozpietosci np. 130°C, musza przebiegac w aparaturze odpornej na korozje. Z tego wynikaja powazne koszty dodatkowo do nakladów na odsiarczanie gazów spalinowych. Poniewaz w przypadku wodnych sposobów odsiar¬ czania gazów spalinowych, SCL w przeciwienstwie do SC^ czestokroc oddziela sie tylko czescio¬ wo, wykazuje odsiarczony 'gaz spalinowy nawet podwyzszona temperature rosy, totez niezbedny jest wiekszy wydatek ciepla na ponowne wyzsze ogrzanie tego gazu przed ujsciem do komina, abstrahujac od zanieczyszczania powietrza przez nie oddzielony trójtlenek siarki.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu dalszego chlodzenia wstepnie ochlodzonego, goracego, zawierajacego SOU gazu spalinowego o temperaturze skraplania kwasu siarkowego w za¬ kresie 120-180°C, zwlaszcza o temperaturze rosy w zakresie 140-170°C, przed odsiarczaniem w niskiej temperaturze /odsiarczanie mokre/, w którym unikloby sie podwyzszonych nakladów na kon¬ strukcyjne tworzywa odporne na korozje dla przypadku chlodzenia gazu spalinowego w zakresie temperatury od okolo 200 do 100°C. Nadto wspomniane gazy spalinowe po mokrym odsiarczaniu mia¬ lyby byc ponownie ogrzane za pomoca niklych ilosci ciepla, by maksymalna ilosc ciepla pozostala do dyspozycji dla wytwarzania pary* Ostatecznie tez nalezaloby zawartosc SO, w gazie spalinowym zmniejszyc na tyle, aby gaz ten po odsiarczeniu mozna bylo wypuscic do atmosfery.Osiaga sie ten cel za pomoca sposobu, który wedlug wynalazku polega na tym, ze wstepnie ochlodzony gaz spalinowy a/ w temperaturze powyzej temperatury rosy dalej chlodzi sie do tem¬ peratury w zakresie 135-175°C, b/ do tego gazu spalinowego dla obnizenia temperatury rosy do temperatury 60-100°C dodaje sie amoniak i utworzony siarczan amonowy oddziela sie w tempera¬ turze 135-175°C, c/ po czym z gazu spalinowego w temperaturze powyzej obnizonej temperatury rosy odbiera sie cieplo i d/ cieplo odprowadzone z tego gazu spalinowego przekazuje sie w za¬ sadniczej ilosci spalinowemu gazowi odsiarczonemu.Celowo przed obróbka w celu obnizenia temperatury rosy chlodzi sie gaz spalinowy do temperatury w zakresie 135-175°C. Dochodzacy z elektrofiltra, najpierw w podgrzewaczu powie¬ trza wstepnie ochlodzony gaz spalirfowy, chlodzi sie przy tym do temperatury, która o bezpiecz¬ ny odstep np. 10-25°C lezy powyzej zadanej temperatury rosy, tak wiec w tym etapie chlodzenia nie moze wystapic korozja. Odprowadzone w tym etapie cieplo mozna przekazywac odsiarczonemu gazowi spalinowemu.Temperature skraplania kwasu siarkowego w gazie spalinowym obniza sie nastepnie o 30- 100°C, korzystnie o 40-70°C, do temperatury 60-100°C, usuwajac SO, z tego gazu. W celu obni¬ zenia temperatury rosy do gazu spalinowego dodaje sie amoniak, a utworzony siarczan amonowy oddziela sie od gazu spalinowego. Jesli gaz spalinowy zawiera chlorowodór, to w przypadku odpo¬ wiedniego nadmiaru amoniaku oddziela sie obok siarczanu amonowego równiez czesc utworzonego chlorku amonowego. Amoniak mozna zwlaszcza w postaci gazu, np. za pomoca jednej lub kilku dysz mieszajacych, dodawac do strumienia gazu spalinowego w iiosci odpowiadajacej zawartosci SO, i ewentualnej zawartosci HC1 w gazie spalinowym. Utworzony siarczan amonowy korzystnie oddziela sie i odprowadza ze strumienia gazu za pomoca elektrofiltru. Oddzielanie siarczanu amonowego zachodzi celowo w temperaturze okolo 135-175°C.Nastepnie ten gaz o obnizonej temperaturze rosy chlodzi sie do temperatury, która mies¬ ci sie w bezpiecznym odstepie powyzej tej obnizonej temperatury rosy, tzn. na poziomie tem¬ peratury w zakresie 80-130°C.Ciekly i ewentualnie odparowywalny nosnik ciepla korzystnie wprowadza sie do obiegu w jednym lub kilku etapach chlodzenia gazu spalinowego, w etapie wymiany ciepla z przeplywa¬ jacym spalinowym gazem odsiarczonym i ewentualnie w wytwornicy pary. Przy tym nosnik ciepla ogrzewa sie w etapie lub etapach chlodzenia gazu spalinowego, a ponownie stopniowo chlodzi sie w wytwornicy pary i w etapie wymiany cieplnej. Nosnikiem ciepia moze byc np. woda pod cisnie¬ niem. Podczas cyrkulacji temperatura nosnika ciepla moze wahac sie miedzy temperatura z zakresu 115-185°C a temperatura z zakresu 70-110°C.144 352 3 Oba etapy chlodzenia gazu i etap obróbki gazu w celu obnizenia temperatury rosy prze¬ prowadza sie w temperaturze powyzej temperatury rosy, totez w etapach tych mozna stosowac tanie tworzywa konstrukcyjne, takie jak stal weglowa. Jedynie w kolejno nastepujacym, dodatkowym eta¬ pie chlodzenia, w którym gaz spalinowy dalej chlodzi sie prawie do temperatury odsiarczania mokrego, przeprowadza sie postepowanie w aparaturze z tworzywa odpornego na korozje, takiego jak grafit, stal stopowa lub material emaliowany, Z obnizenia temperatury skraplania kwasu siarkowego nieuchronnie wynika tez obnizenie temperatury rosy odsiarczonego gazu spalinowego, tak wiec rozmiar ponownego ogrzewania jest okreslony przez niezbedna sile wyporu, a nie przez mozliwa korozje komina, W porównaniu ze znanymi sposobami /porównaj VGB Kraftwerkstechnik 63 /1983/, strona 332 i nastepne/ dysponuje sie tu odprowadzonym z gazu spalinowego cieplem o wyzszym poziomie temperaturowym. Powierzchnia wymiany cieplneJ w ponownym ogrzewaniu odsiar¬ czonego gazu spalinowego moze zatem byc zmniejszona. Poniewaz odsiarczony gaz jest w istocie pozbawiony SCU, totez przyjmuje sie niska temperature ponownego ogrzania, co pozwala na wyko¬ rzystanie do wytwarzania pary czesci odprowadzonego ciepla. Zuzycie srodka absorbujacego po utworzeniu siarczanu zmniejsza sie wskutek obnizenia temperatury rosy| odsiarczony gaz spalino¬ wy jest ubogi w SO,, co ma korzystne znaczenie dla ponowneco ogrzewania i dla jakosci gazu odlotowego.Prz yk l ad. Nizej omówiono przyklad wykonania sposobu wedlug wynalazku za pomoca urzadzenia przedstawionego na rysunku, na którym fig. stanowi schemat technologiczny tego urzadzenia* Zgodnie z fig, przedstawiona na rysunku goracy gaz spalinowy, plynacy z instalacji kotlo¬ wej 1 zasysa sie dzieki dmuchawie zasysajacej 4 najpierw przez podgrzewacz powietrza 2, a na¬ stepnie przez elektrofiltr 3* Podgrzewacz powietrza 2 stanowi zwlaszcza nagrzewnice Ljungstrom'a, w której gaz spalinowy w przeciwpradzie z powietrzem do spalania chlodzi sie do temperatury np. 185°C. Gaz spalinowy SCL i SCu ma temperature rosy np. 150°C, Gaz ten przeplywa nastepnie przez pierwsza chlodnice gazu 5, w której chlodzi sie go do temperatury 165°C za pomoca wody pod cisnieniem. Do gazu spalinowego dodaje sie nastepnie przewodem 6 gazowy amoniak, który z zawartymi w gazie SO* i t^O przereagowuje na siarczan amonowy. Utworzona mgla siarczanu amon- we go osiada nastepnie w podlaczonym elektrofiltrze 7 a osad odbiera sie przewodem 8, D zieki usunieciu 30, z gazu obniza sie temperature rosy do temperatury okolo 95°C, Gaz spalinowy prze¬ plywa nastepnie przez drugi etap chlodzenia gazu 9, w którym dalej chlodzi sie ten gaz woda pod cisneniem np. do temperatury 125 C, Po tym gaz spalinowy przeplywa przez trzecia chlodnice 10, w której gaz ten dalej chlodzi sie, np. do temperatury 75°C, przed wlotem do instalacji odsiarczania gazu spalinowego wedlug Wellraan%a-Lord*a 11. Odsiarczony gaz spalinowy opuszcza instalacje 11, wykazujac temperature 55-60°C, i przed ujsciem do komina 13 ponownie zostaje ogrzany w wymienniku cieplnym 12 do temperatury 90°C.Wode pod cisnieniem, krazaca w obiegu dzieki pompie 18, najpierw ogrzewa sie w chlod¬ nicy 9, a nastepnie w chlodnicy gazu 5 dalej do temperatury 175°C, Woda pod cisnieniem prze¬ plywa wówczas wytwornica pary 17, w której do wytwarzania pary wykorzystuje sie powazna czesc ciepla pochlonietego w chlodnicach gazu 5 i 9, Tu ochlodzona do temperatury 140°C woda pod cis¬ nieniem podawana jest do wymiennika cieplnego 12, w którym odsiarczony gaz spalinowy ogrzewa sie, a woda ponownie chlodzi sie do temperatury 110°C, Oczywiscie zamiast wody pod cisnieniem moze tez cyrkulowac inny nosnik ciepla. Wytwarzanie pary w wytwornicy 17 moze nastepowac dro^ posredniej wymiany ciepla lub bezposrednio z krazacej wody pod cisnieniem, przy czym wtedy nalezy uzupelnic ilosc wody odpowiadajaca wytworzonej parze. W chlodnicy gazu 10 gaz spalinowy równiez chlodzi sie dzieki nosnikowi ciepla, który pobrane cieplo oddaje w wymienniku cieplnym 14 chlodnemu powietrzu, zassanemu dmuchawa swiezego powietrza 15. Tak podgrzane powietrze prze¬ plywa wówczas przez kociol - Luvo 2, w którym swa temperature podwyzsza np# do 340°C. To ogrza¬ ne powietrze sluzy jako powietrze do spalania w instalacji kotlowej 1,4 144 152 Sposób wedlug wynalazku za pomoca rozdzielonego na etap 5 19 chlodzenia gazu spali¬ nowego umozliwia dotrzymanie temperatury gazu optymalnej dla reakcji SO, z amoniakiem i wy¬ nikajacego z tego obnizenia temperatury rosy. Wysoki poziom temperaturowy ciepla pozyskiwa¬ nego w chlodnicach 5 19 pozwala na jego optymalne stosowanie do ponownego ogrzewania odsiar¬ czonego gazu i do wytwarzania pary. Ograniczenie potrzeby stosowania odpornych na korozje tworzyw konstrukcyjnych w chlodnicy gazu 10 zasadniczo zmniejsza koszty nakladów* Wreszcie dzieki usunieciu S0, z surowego gazu obniza sie nie tylko zuzycie srodka absorpcyjnego w instalacji do odsiarczania 11, lecz takze obniza sie temperatura, do której nalezy ponownie ogrzaó odsiarczony gaz, a tyra samym zmniejsza sie zuzycie ciepla. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób chlodzenia gazu spalinowego przed odsiarczaniem w niskiej temperaturze, znamienny tym, ze wstepnie ochlodzony gaz spalinowy w temperaturze powyzej tempe¬ ratury rosy dalej chlodzi sie do temperatury w zakresie 135-175°C, do tego gazu spalinowego dla obnizenia temperatury rosy do temperatury 60-100°C dodaje sie amoniak i utworzony siarczan amonowy oddziela sie w temperaturze 135-175°C, po czym z gazu spalinowego w temperaturze po¬ wyzej obnizonej temperatury rosy odbiera sie cieplo i cieplo odprowadzone z tego gazu spalino¬ wego przekazuje sie w zasadniczej ilosci spalinowemu gazowi odsiarczonemu.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze siarczan amonowy oddziela sie droga filtracji elektrostatycznej.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze gaz spalinowy w etapie chlodzenia po obnizeniu temperatury rosy chlodzi sie do temperatury w zakresie 80-130°C. 4# Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wymiane ciepla etapów pier¬ wszego, trzeciego i czwartego prowadzi sie za pomoca recyrkulujacego nosnika ciepla, którego temperatura waha sie od temperatury w zakresie 115-195°C do temperatury w zakresie 70-110°C« .Q) LrU Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 220 zl PL