PL170858B1 - Sposób oczyszczania strumienia gazów spalinowych za pomoca cieczy pluczacej PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób oczyszczania strumienia gazów spa- linow ych za pom oca cieczy pluczacej, która przynaj- mniej w jednym stopniu w tryskiw ana jest w goracy strumien gazów spalinow ych krazac w obiegu za- mknietym, i wraz z tw orzacym sie kondensatem zo- staje oddzielona ze strumienia gazów spalinow ych i ponow nie doprowadzona do strum ienia gazów spali- nowych, przy czym czesc cieczy zostaje w ydzielona z obiegu k olow ego cieczy, znamienny tym, ze ciecz w ydzielona z obiegu k olow ego cieczy, przed o czy sz- czaniem m okrym odparow uje sie w strum ieniu g o - racych gazów spalinow ych, zanim strumien gazów spalinow ych ochlodzony przez to odparowanie do temperatury polozonej pow yzej punktu rosy przeply- nie przez w laczony przed oczyszczaniem mokrym filtr suchy, w którym istniejace substancje szkodliw e sa adsorbowane i oddzielane PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy sposobu oczyszczania strumienia gazów spalinowych za pomocą cieczy płuczącej, która przynajmniej w jednym stopniu wtryskiwana jest w strumień gorących gazów spalinowych, i wraz z tworzącym się kondensatem zostaje oddzielona ze strumienia gazów spalinowych i ponownie doprowadzona do strumienia gazów spalinowych, przy czym część cieczy zostaje wydzielona z obiegu kołowego cieczy.

Znanym jest, że do oczyszczania gazów spalinowych powstających na przykład przy spalaniu śmieci, stosuje się płuczki gazów spalinowych w postaci płuczek wieżowych, przez które gaz spalinowy przepływa z dołu do góry, natomiast wtryskiwana ciecz płucząca przechodzi przez płuczkę wieżową w przeciwprądzie względem przepływu spalin. Ciecz płucząca, zwykle woda, wraz z tworzącym się, zawierającym odprowadzone szkodliwe substancje kondensatem, zbiera się w dolnej części płuczki wieżowej, i w obiegu kołowym doprowadzana jest ponownie do górnej części wieży tak, że ze względu na kołowy obieg, w cieczy płuczącej zbierają się pochłaniane szkodliwe substancje wzgl. produkty reakcji. W celu dotrzymania górnej granicy stężenia dla tych pochłoniętych substancji, część cieczy z kołowego jej obiegu jest wydzielana i zastępowana przez ciecz płuczącą nie zawierającą szkodliwych substancji wcale wzgl. w niewielkim stopniu. Strumień gazów spalinowych poddany takiej obróbce, po wykropleniu poddawany jest w następnej płuczce gazów spalinowych dodatkowemu oczyszczaniu mokremu zanim zostanie wydmuchany do otoczenia. Ze względu na wstępne oczyszczanie gazów spalinowych we wstępnej płuczce wieżowej, obciążenie szkodliwymi substancjami w wodzie płuczącej w następnym stopniu jest stosunkowo niewielkie tak, ze ilość cieczy wydzielona z kołowego obiegu cieczy w pierwszym stopniu może być zastąpiona przez ciecz wydzieloną z kołowego obiegu cieczy w drugim stopniu.

Przy takim oczyszczaniu mokrym gazów spalinowych jedno lub wielostopniowym wadliwymjest przede wszystkim to, że ciecz wydzielona z obiegu kołowego obciążona wchłoniętymi

170 858 szkodliwymi substancjami, z dużym nakładem musi być z nich oczyszczana. Gdy do oczyszczania gazów spalinowych stosuje się filtry suche, to odpada wprawdzie konieczność usuwania zanieczyszczeń z cieczy płuczącej, jednakże znane filtry suche nie mogą zastąpić oczyszczania mokrego przy większych wymaganiach dla oczyszczania gazów spalinowych. W szczególnych przypadkach do płuczek gazów spalinowych dołączane są dodatkowo filtry suche, dla uzyskania szczególnych efektów oczyszczania. Takie dołączenie filtru suchego nie usuwa jednak konieczności obróbki cieczy płuczącej wydzielonej przy stosowaniu sposobu.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu oczyszczania strumienia gazów spalinowych za pomocą cieczy płuczącej, bez potrzeby usuwania zanieczyszczeń z cieczy płuczącej.

Cel ten został według wynalazku osiągnięty w ten sposób, że ciecz wydzielona z obiegu kołowego cieczy, przed oczyszczeniem mokrym zostaje odparowana w strumieniu gorących gazów spalinowych, zanim strumień gazów spalinowych ochłodzony przez to odparowanie do temperatury położonej powyżej punktu rosy przepłynie przez włączony przed oczyszczaniem mokrym, filtr suchy, w którym istniejące substancje szkodliwe są adsorbowane i oddzielane.

Przez wprowadzanie cieczy płuczącej obarczonej szkodliwymi substancjami, a wydzielonej z procesu oczyszczania mokrego, w strumień gazów spalinowych, zgodnie z kierunkiem ich przepływu, jeszcze przed oczyszczaniem mokrym tych gazów, nie ma potrzeby usuwania zanieczyszczeń z tej cieczy płuczącej, gdyż szkodliwe substancje pochłonięte przez ciecz płuczącą w znacznej części adsorbowane są w filtrze suchym włączonym przed oczyszczaniem mokrym i oddzielane są w stanie suchym. Zastosowanie filtru suchego wymaga jednak odpowiedniego ochłodzenia gorących gazów spalinowych do temperatury dopuszczalnej dla filtru suchego, co uzyskuje się korzystnie przez odparowanie cieczy płuczącej doprowadzanej do strumienia spalin przed filtrem suchym. W najgorszym razie konieczne jest dodatkowe chłodzenie za pomocą świeżej wody. W każdym razie należy zwracać uwagę na to, ażeby temperatura gazów spalinowych znajdowała się powyżej punktu rosy, ażeby wykluczyć możliwość kondensacji pary w obrębie filtru suchego. Gazy spalinowe oczyszczone wstępnie w filtrze suchym, poddane są następnie, w zwykły sposób, oczyszczaniu mokremu jedno lub dwustopniowemu, przy czym są one ochładzane poniżej punktu rosy przez wtryskiwanie lub zraszanie cieczą, dla umożliwienia tworzeniu się kondensatu.

Wartość pH cieczy płuczącej krążącej w obiegu kołowym może być regulowana przez domieszywanie ługu, korzystnie ługu sodowego tak, że kwaśne składniki substancji szkodliwych jak np. chlorowodór, fluorowodór lub dwutlenek siarki są oddzielane bardzo skutecznie. Gdy przewidziane jest dwustopniowe oczyszczanie mokre za pomocą cieczy płuczącej krążącej w obiegu kołowym, to ciecz odciągnięta z obiegu kołowego następnego, drugiego stopnia doprowadzana jest do obiegu kołowego cieczy w poprzedzającym pierwszym stopniu, a ciecz odciągnięta z obiegu kołowego cieczy tego poprzedzającego stopnia, zostaje doprowadzona do strumienia gorących gazów spalinowych przed filtrem suchym, gdyż w tym pierwszym stopniu istnieje odpowiednio wyższe stężenie produktów reakcji takich jak chlorek sodowy, fluorek sodowy, wodorosiarczyn sodowy i siarczyn sodowy.

W strumień gorących gazów spalinowych mogą być wdmuchiwane, przed filtrem suchym, środki pomocnicze wzgl. adsorpcyjne, korzystnie wodorotlenek wapniowy i węgiel aktywny. Wodorotlenek wapniowy poprawia wydajność oddzielania ośrodka filtracyjnego, natomiast za pomocą węgla aktywnego mogą być adsorbowane dioksyny, furany i metale ciężkie. Węgiel aktywny i wodorotlenek, zawierające substancje stałe, a gromadzące się w obszarze zbiorczym filtru suchego, mogą być częściowo w obiegu kołowym ponownie wprowadzane w strumień gazów spalinowych, aby można było lepiej wykorzystać te środki pomocnicze i adsorpcyjne.

Sposób oczyszczania strumienia gazów spalinowych, według wynalazku, zostanie bliżej wyjaśniony na podstawie rysunku, który przedstawia schematycznie urządzenie do oczyszczania strumienia gazów spalinowych.

Przedstawione urządzenie do oczyszczania strumienia gazów spalinowych, składa się z połączonych szeregowo suchego filtra 1 i dwóch płuczek 2, 3 gazów spalinowych, stanowiących dwa stopnie oczyszczania mokrego gazów spalinowych, a wykonanych w postaci cylindrycznych płuczek wieżowych zawierających stosowane zwykle wypełnienie tkaninowe oraz wypeł4

170 858 niającą obsypkę filtracyjną, zraszane cieczą płuczącą. Ciecz płucząca wtryskiwana przez przewód doprowadzający 4 zbiera się z tworzącym się kondensatem, w dolnym obszarze płaczek wieżowych tworząc ośrodek, który za pomocą pompy obiegowej 5 doprowadzany jest w

4θ\ obiegu ci ; wodu doprgłi u rl α n 1 n oqc/\ Λ 1 V? W CłUiZjCIJ kZ -Γ

Tl/6 tand Izolgmorm eKierni /dcwru

6, poprzez przewód dozujący 8, domieszywany jest wodny ług sodowy dostarczany z zasobnika

7, w celu uzyskiwania wartości pH, np. 8 do 8,5, korzystnych dla oddzielania kwaśnych substancji szkodliwych. W tym celu wartość pH określana jest za pomocą odpowiedniego czujnika pomiarowego 10 dołączonego do kołowego obiegu cieczy 6 poprzez przewód odgałęźny 9, który to czujnik 10 dołączony jest do wejścia wartości rzeczywistej urządzenia regulacyjnego 11 tak, ze przy występującej różnicy pomiędzy wartością żądaną i wartością rzeczywistą silnik 12 pompy dozującej 13 zostaje wysterowany poprzez odpowiedni człon nastawczy 14 tak, aby wyrównać powstałą różnicę. Jeżeli metale ciężkie mają być oddzielane nie tylko w filtrze suchym, lecz również w stopniu oczyszczania mokrego, to wartość pH może być zmniejszona poniżej wartości 7. Dla oddzielania tlenków azotu wartość pH może być zwiększona powyżej 9.

Część cieczy z kołowego obiegu 6 odpompowywana jest za pomocą pompy 15, która wydzieloną ciecz płuczącą, w przypadku płuczki 3, doprowadza przewodem 16 do płuczki 2, natomiast ciecz płucząca wydzielona z obiegu kołowego 6 płuczki 2, doprowadzana jest przewodem 17 do strumienia gazów w komorze mieszania 18, ażeby oziębić gaz spalinowy przed jego wejściem do filtru suchego 1, do temperatury położonej powyżej punktu rosy, dopuszczalnej dla filtru suchego 1.

Po doprowadzeniu cieczy płuczącej poprzez przewód 17 temperatura gazów spalinowych kontrolowana jest za pomocą czujnika temperatury 19, ażeby przy przekroczeniu najwyższej temperatury dopuszczalnej dla filtru suchego 1, można było doprowadzić do komory mieszania 18, poprzez przewód doprowadzający 20 dodatkową wodę chłodzącą. Za pomocą odpowiedniego urządzenia regulacyjnego 21, może zostać odpowiednio wysterowany człon nastawczy 22 zaworu doprowadzającego 23 znajdującego się w przewodzie doprowadzającym 20.

Przed wprowadzeniem strumienia gazów spalinowych do filtru suchego 1 wdmuchuje się w ten strumień wodorotlenek wapniowy i węgiel aktywny, które pobierane są z zasobnika 24 poprzez ślimak dozujący 25 i wprowadzane przez dmuchawę 26 w przewód gazów spalinowych 27. Wodorotlenek wapniowy w tej mieszaninie poprawia skuteczność oddzielania filtru suchego 1, który korzystnie zbudowany jest przy użyciu węży filtracyjnych z teflonu, natomiast za pomocą węgla aktywnego adsorbowane są dioksyny, furany i metale ciężkie. Zbierającą się na dnie filtru suchego 1 faza stała odprowadzana jest za pomocą ślimaka odprowadzającego 28 do dalszej przeróbki. Ażeby można było dobrze wykorzystywać mieszankę węgla aktywnego i wodorotlenku wapniowego, część tej fazy stałej może być doprowadzana w obiegu kołowym ponownie do strumienia gazów spalinowych.

Gaz spalinowy ochłodzony przed oczyszczaniem suchym do temperatury 150 do 240°C, po oczyszczeniu suchym w filtrze suchym 1, zostaje ochłodzony adiabatycznie do temperatury poniżej 80°C, w ochładzaczu wtryskowym 29 zawierającym zwężkę Yenturiego, znajdującym się przed płuczką 2, przy czym wtryskiwana ciecz chłodząca pobierana jest poprzez przewód 30 z obiegu kołowego cieczy 6 w płuczce 2. Gdy strumień spalin doprowadzany do płuczki 2 przekracza określoną górną temperaturę graniczną np. 90°C, co zostaje stwierdzone za pomocą czujnika temperatury 31, to dmuchawa ssąca 32 włączona za płuczkę 2 dla transportu spalin, może zostać wyłączona przez urządzenie regulacyjne 33, które poprzez człon nastawczy 35, steruje silnikiem napędowym 34 dmuchawy ssącej 32. W ten sam sposób dmuchawa ssąca 32 może zostać wyłączona, gdy temperatura gazów spalinowych przekroczy określoną wartość graniczną wewnątrz płuczki 2. Gaz spalinowy ochłodzony poniżej temperatury punktu rosy zostaje poddany w płuczce 2 oczyszczania mokremu przez wprowadzanie, w zwykły sposób, cieczy płuczącej poprzez doprowadzenie 4, przy czym ciecz płucząca zawierająca tworzący się kondensat z wchłoniętymi szkodliwymi substancjami wzgl. produktami reakcji, prowadzona jest w obiegu kołowym cieczy 6, w opisany już sposób. Przed wyjściem gazu z płuczki 2 znajduje się odkraplacz, który zapobiega porywaniu drobnych kropelek cieczy wraz ze strumieniem

170 858 spalin. Spalmy oczyszczone wstępnie metodą mokrą, doprowadzane są poprzez przewód łączący 36, do dołączonej płuczki 3, w której w podobny sposób zachodzi oczyszczanie końcowe. Podczas, gdy w płuczce 2 część cieczy wydzielana z obiegu kołowego cieczy 6, zostaje τη ctn-m on n La CIO V tj j-/ 211 U.

przez część cieczy wydzieloną z obiegu kołowego cieczy 6 w jjluez.ec 3, to w tej ostatniej wydzielona część cieczy zostaje zastąpiona świeżą wodą, która wtryskiwana jest poprzez przewód zasilający 37 do płuczki 3 gazów spalinowych, Po odpowiednim odkropleniu oczyszczony gaz spalinowy doprowadzony jest poprzez przewód 38 do komina dla gazów odlotowych 39, przy czym w przewód 38 może być włączony tłumik dźwięku 40, ewentualnie z ogrzewaniem 41, w celu uniemożliwienia kondensacji pary wodnej przy wyjściu gazów spalinowych z komina 39.

Jak widać wyraźnie z rysunku, przez wprowadzenie wydzielonej części cieczy przy oczyszczaniu mokrym, w gorące gazy spalinowe, oraz przez następujące po tym oczyszczanie suche gazów spalinowych ochłodzonych do temperatury znajdującej się powyżej punktu rosy, eliminuje się część cieczy wymagającą usuwania z niej szkodliwych substancji, co znacznie zmniejsza nakład na takie urządzenia oczyszczające, i stwarza lepsze warunki dla ochrony środowiska. Gdy do filtru suchego wdmuchiwana jest np. mieszanka złożona z 95% wagowych hydratu wapna białego i 5% wagowych koksu piecowego, to organiczne substancje szkodliwe, takie jak dioksyny, furany, dwufenole polichlorkowe oraz ich produkty rozkładu mogą być usunięte adsorbcyjnie tak jak i gazowa rtęć i kadm. Poza tym oddzielone zostają kwaśne substancje szkodliwe, takie jak chlorowodór, dwutlenek siarki i fluorowodór. Oznacza to, że dołączone stopnie oczyszczania mokrego obciążone są pyłem i aerozolami w ilości mniejszej od 1 mg/mJ, dioksynami i furanami, w llośc i mmejseeJ od 0,j mg/mJ orzz rtęcią i kadmem, w ilości mniejszej od 50 pg/m³. Tym samym zbyteczna staje się konieczność kwaśnej eksploatacji obu stopni oczyszczania mokrego, w celu oddzielania rtęci. Płuczki eksploatowane wtedy alkalicznie umożliwiają redukcję tlenków azotu o ok. 50%. Poza tym uzyskuje się istotną redukcję kwaśnych substancji szkodliwych, takich jak chlorowodór, dwutlenek siarki i fluorowodór. Oczyszczone gazy spalinowe wykazują zawartość mniejszą od 1 mg/m³, zawartość chlorowodorku mniejszą od 5 mg/rn³, zawartość dwutlenku siarki mniejsząjod 20 mg/m⁵, zawartość rtęci mniejszą od 25 pg/m³, zawartość kadmu mniejszą od 25 pg/m³, zawartość fluorowodoru mniejszą od 30 pg/mi zawartość dioksyn oraz furanów mniejszą od 0,05 mg/m³

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób oczyszczania strumienia gazów spalinowych za pomocą cieczy płuczącej, która przynajmniej w jednym stopniu wtryskiwana jest w gorący strumień gazów spalinowych krążąc w obiegu zamkniętym, i wraz z tworzącym się kondensatem zostaje oddzielona ze strumienia gazów spalinowych i ponownie doprowadzona do strumienia gazów spalinowych, przy czym część cieczy zostaje wydzielona z obiegu kołowego cieczy, znamienny tym, że ciecz wydzieloną z obiegu kołowego cieczy, przed oczyszczaniem mokrym odparowuje się w strumieniu gorących gazów spalinowych, zanim strumień gazów spalinowych ochłodzony przez to odparowanie do temperatury położonej powyżej punktu rosy przepłynie przez włączony przed oczyszczaniem mokrym filtr suchy, w którym istniejące substancje szkodliwe są adsorbowane i oddzielane.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że strumień gazów spalinowych oczyszczany jest w znany sposób w dwóch stopniach, za pomocą cieczy płuczącej prowadzonej w każdym ze stopni w obiegu kołowym, przy czym ciecz odciągnięta z obiegu kołowego następnego stopnia doprowadzona jest do obiegu kołowego cieczy w poprzedzającym stopniu, a ciecz odciągnięta z obiegu kołowego cieczy poprzedzającego stopnia, zostaje odparowana w strumieniu gorących gazów spalinowych.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w strumień gazów spalinowych, przed filtrem suchym, zostają wdmuchnięte środki pomocnicze względnie adsorpcyjne, korzystnie wodorotlenek wapniowy i węgiel aktywny.