PL163484B1

PL163484B1 - Method of utilizing wastes from power plants and system therefor

Info

Publication number: PL163484B1
Application number: PL28419090A
Authority: PL
Inventors: Krzysztof Kaczmarski; Jerzy Zwozdziak; Roman Jagiello; Jaroslaw Rzeznicki
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 1990-03-05
Filing date: 1990-03-05
Publication date: 1994-04-29
Also published as: PL284190A1

Abstract

1. Sposób wykorzystania odpadów elektrownianych, znamienny tym, ze z odpadów paleniskowych pochodzących z kotłów energetycznych, w których spalany jestwęgiel brunatny, wyodrębnia się frakcję stanowiącą sorbent węglowy i tworzy z niego złoże w obsorberze, do którego kieruje się spaliny zawierające dwutlenek siarki, pochodzące z tych samych kotłów, zaś spaliny uprzednio schładza się i odpyla, natomiastregenerację złoża w adsorberzc prowadzi się przez desorpcję parą wodną pochodzącą z istniejących obiegów wodno-parowych elektrowni oraz ciepłem odpadowym spadin, przy czym kwas siarkowy stanowiący produkt regeneracji kieruje się do odzysku tlenku glinu 1 sfer kulistych z pozostałej po wyodrębnieniu sorbentu węglowego części odpadów paleniskowych, zaś pozostały po odzysku tlenku glinu oraz osad sfery kuliste przemywa się roztworem zobojętniającym, zawierającym związki wapnia.1. How to use power plant waste, characterized by furnace waste from power boilers, w which brown coal is burned is isolated the fraction constituting the carbon sorbent and forms therefrom the deposit in the obsorber to which the exhaust gases are directed containing sulfur dioxide derived from the same boilers, and the flue gas is previously cooled and dust, while the regeneration of the bed in the adsorberzc leads by desorption with water vapor from existing water-steam circuits of power plants and a waste heat of spadin, acid sulfur product of the regeneration is directed to recover the alumina 1 spherical from the rest after extracting the carbon sorbent of part of the waste furnaces, and the rest of the oxide after recovery of aluminum and the precipitate spherical spheres are washed with the solution neutralizing agent containing calcium compounds.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykorzystania odpadów elektrownianych i układ do wykorzystania odpadów elektrownianych.The present invention relates to a method of utilizing power plant waste and a system for utilizing power plant waste.

Z książki J. Kucowskiego, D. Laudyna, M. Przekwasa pt.: Energetyka a ochrona środowiska, WNT, Warszawa, 1987r., str. 21-25, znana jest technologia wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej w konwencjonalnej elektrowni kondensacyjnej. Ubocznymi, szkodliwie oddziałowującymi na środowiska naturalne, produktami tej technologii są przede wszystkim produkty spalania paliw, pochodzące z obiegu paliwowego elektrowni. Są to: emitowane do atmosfery spaliny zawierające dwutlenek siarki, tlenki azotu, tlenek i dwutlenek węgla oraz popiół lotny niewychwycony przez odpylacze. Oprócz wymienionych produktów, do środowiska wprowadzany jest magazynowany na składowiskach, popiół lotny wychwycony przez odpylacze spalin, a także żużel spod kotłów.From the book by J. Kucowski, D. Laudyna, M. Przekwasa: Energy and environmental protection, WNT, Warsaw, 1987, pp. 21-25, the technology of generating electricity and heat in a conventional condensing power plant is known. By-products of this technology, detrimental to the natural environment, are primarily products of fuel combustion, derived from the fuel cycle of power plants. These are: fumes emitted to the atmosphere containing sulfur dioxide, nitrogen oxides, carbon monoxide and dioxide, and fly ash not captured by dust collectors. In addition to the above-mentioned products, the environment is introduced into the environment of fly ash collected by exhaust gas dust collectors, and slag from under the boilers.

163 484163 484

Z książek: J Warycha pt. Oczyszczanie przemysłowych gazów odlotowych, WNT, Warszawa, 1988 r., str. 401-403 oraz J. Judy i S. Chrościela pt. Ochrona powietrza atmosferycznego, WNT Warszawa, 1974 r. str. 277-279, znane są technologie odsiarczania przemysłowch gazów odlotowych oparte na adsorpcji dwutlenku siarki na złożach węgla aktywnego, kokosów aktywowanych.From the books: J Warycha Fri. Treatment of industrial waste gases, WNT, Warsaw, 1988, pp. 401-403 and J. Judy and S. Chrościela entitled Atmospheric air protection, WNT Warsaw, 1974, pp. 277-279, industrial flue gas desulphurization technologies based on the adsorption of sulfur dioxide on activated carbon beds and activated coconuts are known.

W procesie regeneracji złoża wykorzystywana jest para wodna, gorący piasek, a produkt procesu, regeneracji jest kwas siarkowy bądź siarka elementarna.In the process of deposit regeneration, steam and hot sand are used, and the product of the regeneration process is sulfuric acid or elemental sulfur.

Z książki: H. Konieczny pt. Podstawy technologii chemicznej, PWN Warszawa, 1973 r., str. 232, znana jest kwasowa metoda otrzymywania tlenku glinu z surowca, w którym występują duże ilości krzemionki. W metodzie tej stosowany jest kwas siarkowy, a produktem procesu jest tlenek glinu i trójtlenek siarki, który można ponownie przerobić na kwas siarkowy.From the book: H. Konieczny pt. Fundamentals of Chemical Technology, PWN Warszawa, 1973, p. 232, there is an acidic method of obtaining alumina from raw material containing large amounts of silica. This method uses sulfuric acid, and the product of the process is aluminum oxide and sulfur trioxide, which can be converted back into sulfuric acid.

Podstawową niedogodnością sposobów znanych z wymienianej literatury jest fakt, iż do środowiska naturalnego wprowadza się nieustannie znaczny strumień szkodliwych gazów i odpadów paleniskowych, które powodują coraz gwałtowniejszą degradację znacznych obszarów położonych wokół elektrowni. Ponadto odpady paleniskowe stają się jednocześnie źródłem wtórnego zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego, gleby i wód. Wymienione odpady zawierają niejednokrotnie wiele ważnych gospodarczo surowców, które nie były dotąd wykorzystane.The main disadvantage of the methods known from the mentioned literature is the fact that a large stream of harmful gases and combustion wastes are constantly introduced into the natural environment, which cause more and more rapid degradation of large areas around the power plant. Moreover, the furnace waste becomes a source of secondary pollution of the atmospheric air, soil and water. The mentioned waste often contains many economically important raw materials that have not been used so far.

Wynalazek dotyczy sposobu wykorzystania odpadów elektrownianych.The invention relates to a method of using power plant waste.

Istota wynalazku polega na tym, że z odpadów paleniskowych pochodzących z kotłów energetycznych, w których spalany jest węgiel brunatny, wyodrębnia się frakcję stanowiącą sorbent węglowy i tworzy z niego złoże w adsorberze, do którego kieruje się spaliny zawierające dwutlenek siarki, pochodzące z tych samych kotłów. Spaliny uprzednio schładza się i odpyla, natomiast regenerację złoża w adsorberze prowadzi się przez desorpcję parą wodną pochodzącą z istniejących obiegów wodno- parowych elektrowni oraz ciepłem odpadowym spalin. Kwas siarkowy stanowiący produkt regeneracji kieruje się do odzysku tlenku glinu i sfer kulistych z pozostałej po wyodrębnieniu sorbentu węglowego części odpadów paleniskowych, zaś pozostały po odzysku tlenku glinu osad oraz sfery kuliste przemywa się roztworem zobojętniającym, zawierającym związki wapnia. Odzyskiwany podczas produkcji tlenku glinu kwas siarkowy kieruje się ponownie do produkcji i/lub regeneracji złoża adsorpcyjnego i/lub stanowi gotowy produkt. Zużyty natomiast adsorbent węglowy kieruje się do ponownego spalania w kotle energetycznym.The essence of the invention consists in the fact that from the furnace waste from power boilers in which lignite is burned, a fraction constituting the carbon sorbent is separated and it forms a bed in the adsorber, to which the flue gases containing sulfur dioxide from the same boilers are directed. . The flue gas is cooled down and dedusted beforehand, while the regeneration of the bed in the adsorber is carried out by desorption with steam coming from the existing water-steam circuits of the power plant and waste heat of the flue gas. Sulfuric acid, which is a regeneration product, is directed to the recovery of alumina and spherical spheres from the part of the furnace waste left after the separation of the carbon sorbent, while the sediment and spherical spheres remaining after the recovery of aluminum oxide are washed with a neutralizing solution containing calcium compounds. The sulfuric acid recovered during the production of alumina is recycled to the production and / or regeneration of the adsorption bed and / or constitutes the finished product. On the other hand, the used carbon adsorbent is re-combusted in the power boiler.

Wynalazek dotyczy także układu do wykorzystania odpadów elektrownianych pochodzących z kotłów energetycznych, w których spala się węgiel brunatny, zawierający zespól odpylaczy, wymiennik ciepła i zespół adsorberów pracujących przemiennie, połączonych z kominem.The invention also relates to a system for the use of power plant waste from power boilers in which brown coal is burned, comprising a set of dust collectors, a heat exchanger and a set of alternately operating adsorbers connected to the stack.

Istotą układu według wynalazku jest separator, którego wlot połączony jest z wylotem odpadów elektrownianych z kotła energetycznego oraz zespołu odpylaczy. Wylot sorbentu węglowego z tego separatora połączony jest z wlotem do zespołu adsorbentów, zaś wylot pozostałej po separacji części odpadów paleniskowych połączony jest z wlotem do reaktora separatora, przy czym wylot kwasu siarkowego z reaktora - separatora połączony jest z wlotem do zespołu adsorberów i wlotem do reaktora - separatora. Wylot sfer kulistych połączony jest z wlotem do zbiornika neutralizatora, a wylot pozostałej części odpadów paleniskowych połączony jest z wlotem do zbiornika neutralizatora, zaś wyjście spalin z zespołu odpylaczy, poprzez wymiennik ciepła, połączony jest z wejściem do zespołu adsorberów. Wylot ciepła odpadowego z kotła energetycznego i wymiennika ciepła połączony jest z wlotem do zespołu adsorberów i wlotem do reaktora-separatora. Wylot zużytego sorbentu, w zespole adsorberów, połączony jest z wlotem do paleniska energetycznego.The essence of the system according to the invention is a separator, the inlet of which is connected to the outlet of power plant waste from the power boiler and the dust collector unit. The outlet of the carbon sorbent from this separator is connected with the inlet to the adsorbent unit, and the outlet of the part of combustion waste remaining after separation is connected to the inlet of the separator reactor, while the sulfuric acid outlet from the reactor-separator is connected to the inlet to the adsorber unit and the inlet to the reactor - separator. The outlet of the spherical spheres is connected to the inlet to the neutralizer tank, and the outlet of the remaining part of the furnace waste is connected to the inlet to the neutralizer tank, and the exhaust outlet from the dust collector unit, through a heat exchanger, is connected to the inlet to the adsorber unit. The waste heat outlet from the power boiler and heat exchanger is connected with the inlet to the adsorber unit and the inlet to the reactor-separator. The used sorbent outlet in the adsorber unit is connected to the inlet to the energy furnace.

Zaletą proponowanego rozwiązania jest znaczne zmniejszenie strumienia toksycznego odpadów emitowanych do środowiska oraz przetworzenie ich na produkty przydatne gospodarce, takie jak: kwas siarkowy, tlenek glinu, sorbent węglowy, wypełniacze.The advantage of the proposed solution is a significant reduction in the toxic stream of waste emitted to the environment and its processing into products useful for the economy, such as: sulfuric acid, aluminum oxide, carbon sorbent, fillers.

Ponadto proponowany sposób wykorzystania odpadów realizowany jest na terenie elektrowni, dzięki temu nie istnieje konieczność transportu surowców. Nadmiar odpadów paleni4Moreover, the proposed method of using waste is carried out on the premises of the power plant, thanks to which there is no need to transport raw materials. Excess of combustion waste 4

163 484 skowych odprowadzany na składowisko, zobojętniany jest związek wapnia, co eliminuje uciążliwe zjawisko wtórnego pylenia.163,484 sows are discharged to a landfill, the calcium compound is neutralized, which eliminates the troublesome phenomenon of secondary dusting.

Przykładowy układ zgodny z wynalazkiem współpracującym z energetycznym kotłem 1 spalającym węgiel brunatny, ma zespół odpylaczy 2 i wymiennik ciepła 3 oraz zespół adsorberów 4, których wyloty połączone są z wlotem do komina 5. W układzie jest separator 6, którego wlot połączony jest z wylotem paleniskowych odpadów OP i zarazem z wylotem odpylacza 2. Wylot sorbentu węglowego SW separatora 6 połączony jest z wlotem zespołu adsorberów 4. Wylot pozostałej po separacji części odpadów paleniskowych OP połączony jest z wlotem reaktora-separatora 7, którego wylot kwasu siarkowego połączony jest z wlotem zespołu adsorberów 4 i zarazem z wlotem reaktora-separatora 7. Wylot sfer kulistych SK połączony jest z wlotem zbiornika neutralizatora 8 a wylot pozostałej części odpadów paleniskowych OP połączony jest z wlotem zbiornika - neutralizatora 9. Wyjście spalin S zespołu odpylaczy 2 poprzez wymiennik ciepła 3 połączony jest z wejściem zespołu adsorberów 4. Wylot ciepła odpadowego CO z kotła 1 i wymiennika ciepła 3 połączony jest z wlotem do zespołu adsorberów 4 i wlotem reaktoraseparatora 7. Wylot zużytego sorbentu ZS połączony jest z wlotem do paleniska energetycznego kotła 1.An exemplary system according to the invention cooperating with a power boiler 1 fired with brown coal, has a set of dust collectors 2 and a heat exchanger 3 and a set of adsorbers 4, the outlets of which are connected with the inlet to the chimney 5. The system includes a separator 6, the inlet of which is connected to the outlet of the furnace of waste OP and also the outlet of the dust collector 2. The outlet of the carbon sorbent SW of the separator 6 is connected to the inlet of the adsorber unit 4. The outlet of the remaining part of the combustion waste OP after separation is connected to the inlet of the reactor-separator 7, whose sulfuric acid outlet is connected to the inlet of the adsorber unit 4 and also the inlet of the reactor-separator 7. The outlet of the spherical spheres SK is connected to the inlet of the neutralizer tank 8 and the outlet of the remaining part of the combustion waste OP is connected to the inlet of the neutralizer-tank 9. The exhaust outlet S of the dust collector unit 2 through the heat exchanger 3 is connected to input of the adsorber unit 4. CO waste heat outlet from boiler 1 and dim The heat exchanger 3 is connected with the inlet to the adsorber unit 4 and the reactor separator inlet 7. The used sorbent outlet ZS is connected with the inlet to the power furnace of the boiler 1.

Przykładowy sposób realizowany jest w tym układzie następująco. Powstające w energetycznym kotle 1 gorące spaliny, zawierające pyły i dwutlenek siarki, odpylane są w zespole odpylaczy 2, gdzie wytrącony jest pył. Następnie są one schładzane w wymienniku ciepła 3 i następnie kierowane do zespołu adsorberów 4, w którym adsorbuje się dwutlenek siarki. Po procesie adsorpcji oczyszczone spaliny kierowane są poprzez komin 5 do atmosfery. Z odpadów energetycznych OP w separatorze 6 wyodrębniana jest frakcja stanowiąca sorbent węglowy SW i kierowana następnie do zespołu adsorberów 4, pracujących naprzemiennie w układzie adsorpcja-regeneracja złoża, przy czym efektem procesu regeneracji jest kwas siarkowy wykorzystywany do produkcji tlenku glinu w reaktorze - separatorze 7 z tej części odpadów paleniskowych OP, która została oddzielona od sorbentu węglowego SW w separatorze 6. W tym procesie wykorzystuje się również ciepło odpadowe spalin odzyskiwane w wymienniku ciepła 3, a także ciepło odpadowe CO kotła 1 i wymiennika ciepła 3 oraz ciepło odpadowe wody i pary wodnej z obiegów wodno-parowych elektrowni. Podczas produkcji tlenku glinu następuje w reaktorzeseparatorze 7 separacja sfer kulistych w strumieniu cieczy, które po przemyciu roztworem zobojętniającym, np. CaO, stanowią gotowy produkt w postaci wypełniacza do różnego rodzaju materiałów. Pozostała po produkcji tlenku glinu część odpadów paleniskowych, wzbogacona do 90% w krzemionkę, po przemyciu roztworem zobojętniającym, zawierającym odpadowe związki wapnia, kierowana jest do wykorzystania w przemyśle materiałów budowlanych, ceramicznych, termoizolacyjnych itp. Ewentualny nadmiar krzemionki kierowany jest na składowisko, na którym ulega utwardzeniu na skutek reakcji związków wapnia z kwasem siarkowym. Odzyskuje się też część kwasu siarkowego użytego do produkcji tlenku glinu i skierowuje go ponownie do produkcji tlenku glinu i do regeneracji złoża w adsorberach 4.An exemplary method is implemented in this system as follows. The hot fumes produced in the power boiler 1, containing dust and sulfur dioxide, are dedusted in the dedusting unit 2, where dust is precipitated. They are then cooled in a heat exchanger 3 and then directed to a set of adsorbers 4 in which sulfur dioxide is adsorbed. After the adsorption process, the cleaned flue gas is directed through the stack 5 to the atmosphere. The fraction constituting carbon sorbent SW is separated from the OP energy waste in the separator 6 and then directed to the set of adsorbers 4, working alternately in the adsorption-bed regeneration system, where the effect of the regeneration process is sulfuric acid used for the production of alumina in the reactor - separator 7 with this part of the OP combustion waste, which has been separated from the carbon sorbent SW in the separator 6. This process also uses waste heat of flue gas recovered in heat exchanger 3, as well as waste heat CO of boiler 1 and heat exchanger 3 and waste heat of water and steam from water and steam circuits of power plants. During the production of alumina, in the reactor separator 7, the separation of spherical spheres in a stream of liquid takes place, which after washing with a neutralizing solution, e.g. CaO, constitute the finished product in the form of a filler for various materials. The part of the furnace waste left after the production of alumina, enriched with silica up to 90%, after washing with a neutralizing solution containing waste calcium compounds, is directed for use in the building materials industry, ceramics, thermal insulation, etc. Any excess of silica is sent to a landfill, where it hardens due to the reaction of calcium compounds with sulfuric acid. Part of the sulfuric acid used in the production of alumina is also recovered and directed back to the production of alumina and the regeneration of the bed in adsorbers 4.

163 484163 484

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 złPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price: PLN 10,000

Claims

Patent claims

The method of using power plant waste, characterized in that a fraction constituting carbon sorbent is separated from furnace waste from power boilers in which lignite is burnt and creates a deposit in the obsorber, to which the flue gases containing sulfur dioxide from from the same boilers, and the flue gases are previously cooled and dedusted, while the regeneration of the bed in the adsorber is carried out by desorption with water vapor from the existing water-steam circuits of the power plant and waste heat of the flue gas, with the sulfuric acid being a regeneration product being directed to the recovery of aluminum oxide and spherical spheres from the part of the furnace waste left after the separation of the carbon sorbent, and the spherical spheres remaining after the recovery of aluminum oxide and the sediment of spherical spheres are washed with a neutralizing solution containing calcium compounds.

2. The method according to p. A process as claimed in claim 1, characterized in that the sulfuric acid recovered during the production of alumina is recycled to the production and / or regeneration of the adsorption bed and / or constitutes a finished product.

3. The method according to p. The process of claim 1, wherein the spent carbon adsorbent is re-incinerated in the power boiler.

4. A system for the use of power plant waste from power boilers in which brown coal is burned, including a set of dust collectors, a heat exchanger and a set of adsorbers working alternately, connected to the chimney, characterized by the fact that it has a separator (6) whose inlet is connected to the outlet of power plant waste from the power boiler (1) and the set of dust collectors (2), while the outlet of the carbon sorbent of this separator (6) is connected to the inlet of the adsorber set (4), and the outlet of the part of combustion waste left after separation is connected to the inlet of the reactor-separator (7), the sulfuric acid outlet from the separator-reactor (7) is connected to the inlet of the adsorber unit (4), and the reactor-separator (7) inlet and the spherical spheres outlet is connected to the inlet of the neutralizer tank (8), and the outlet of the remaining part of the combustion waste is connected to the outlet of the neutralizer tank (9), and the exhaust outlet from the dust collector unit (2) through a heat exchanger and (3) is connected to the input of the adsorber unit (4).

5. The system according to p. The method of claim 4, characterized in that the waste heat outlet from the power boiler (1) and the heat exchanger (3) is connected to the inlet of the adsorber unit (4) and the inlet of the reactor-separator (7).

6. The system according to p. The method of claim 4, characterized in that the outlet of the used sorbent in the set of adsorbers (4) is connected to the inlet of the furnace of the power boiler (1).