PL176213B1 - Sposób i układ do odsiarczania spalin kotłowych - Google Patents

Abstract

1. Sposób odsiarczania spalin z zastosowaniem związkówwapnia, korzystnie kamienia wapiennego do paleniska kotła, znamienny tym, że popiół z suchego odsiarczania spalin, dogodnie przy stosunku molowym Ca/S = 4, zawierający CaSOą, CaO oraz nieprzereagowany CaCO3, po uprzedniej hydratacji CaO, wykorzystuje się jako sorbent do odsiarczania spalin kotłowych z co najmniejjednego źródła spalania węgla, przy czym w trakcie procesu odsiarczania utrzymuje się stosunek molowy Ca/S w wysokości 1-2. 5. Układ do odsiarczania spalin składający się z zasobnika, podajnika, młyna i kotła z elektrofiltrem, znamienny tym, że na doprowadzeniu sorbenta do co najmniej jednego kotła (15) z elektrofiltrem (16) przez rozdzielacz (18) zawiera zbiornik pulpy (9) z pionowym centrycznym sitem (11) i mieszadłami (10) połączony z usytuowanym przed nim co najmniej jednym mieszalnikiem popiołu z wodą (7) oraz z umieszczonym za nim - dodatkowym filtrem (13).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób odsiarczania spalin z kotłów elektrowni oraz układ do odsiarczania spalin kotłowych.

W procesie suchego odsiarczania spalin, do komory paleniskowej kotła opalanego węglem wprowadza się za pomocą czynnika gazowego zmielony sorbent zawierający składnik wapniowy lub magnezowy. Najczęściej stosowanym sorbentem jest kamień wapienny, którego głównym składnikiem jest węglan wapnia. W wyniku kalcynacji węglanu wapnia lub węglanu magnezu, uzyskane tlenki reagują z zawartymi w spalinach tlenkami siarki i tlenem tworząc siarczyny lub siarczany wapnia lub magnezu w zależności od stosowanego sorbenta. Produkty reakcji oraz nieprzereagowany sorbent są usuwane częściowo wraz z popiołami. Proces suchego odsiarczania spalin, z reguły mniej skuteczny od mokrych metod odsiarczania spalin jest przedmiotem wielu rozwiązań, w tym również opatentowanych wynalazków.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 124 913 sposób odsiarczania gazów spalinowych w złożu fluidalnym. Sposób polega na wprowadzeniu podczas fluidalnego spalania węgla lub innych paliw w temperaturze 750-900°C sorbentu w postaci wapna pokarbidowego w ilości zapewniającej stosunek molowy Ca/S w przedziale 1,5 do 1:1. Zaletą sposobu jest wykorzystanie

176 213 odpadów wapiennych. W sposobie według wynalazku opatentowanego pod nr 148 178-do pieca ze spalonym materiałem i gazem, zawierającym tlen wprowadza się pył tlenku metalu alkalicznego i/lub tlenku metalu ziem alkalicznych i/lub związek ulegający w piecu przekształceniu w taki tlenek. Względnie pył tlenku wprowadza się do gazów spalinowych. Natomiast w piecu i/lub w gazach spalinowych rozpyla się oddzielnie wodę i/lub parę wodną przekształcając tlenek w wodorotlenek, po czym oddziela się od gazów, stały produkt reakcji zawierający siarczan i ewentualnie siarczyn metalu alkalicznego i/lub metali ziem alkalicznych.

Powyższy wynalazek ma na celu zwiększenie stopnia wykorzystania substancji reaktywnej. Odsiarczanie spalin w kotłach węglowych, zwłaszcza z rusztem mechanicznym - według grupy wynalazków chronionych patentami o numerach od 161 868 do 161 873 - polega na wykorzystaniu jako' addytywu - substancji reaktywnej, różnego rodzaju odpadów wapiennych w ilościach zapewniających stosunek molowy Ca/S w przedziale 1,2:1 do 1,8:1. Równie istotnym problemem jak zwiększenie efektywności suchego odsiarczania spalin jest zwiększenie stopnia wykorzystania substancji reaktywnej umożliwiające ograniczenie eksploatacji złóż wapiennych i zmniejszenie ilości stałych odpadów z paleniska.

Celem wynalazku jest zwiększenie efektywności wykorzystania substancji reaktywnej - sorbentu w procesie odsiarczania spalin kotłowych.

Według wynalazku popiół z suchego odsiarczania spalin, dogodnie przy stosunku molowym Ca/S = 4, zawierający CaSO4, CaO oraz nieprzereagowany CaCO₃, po uprzedniej hydratacji CaO wykorzystuje się jako sorbent do odsiarczania spalin kotłowych z co najmniej jednego źródła spalania węgla. W trakcie procesu odsiarczania utrzymuje się stosunek molowy Ca/S w wysokości 1-2. Popiół transportuje się do procesu ujednorodniania i filtracji hydraulicznie, przez zmieszanie z wodą w stosunku 1:1 do 1:2. Według innego sposobu popiół transportuje się pneumatycznie do procesu ujednorodniania i filtracji. Względnie popiół transportuje się pneumatycznie do procesu hydratacji, który przeprowadza się przy doprowadzeniu sprężonego powietrza.

Istota układu według wynalazku składającego się z zasobnika, podajnika, młyna i kotła z elektrofiltrem polega na tym, że na doprowadzeniu sorbenta do co najmniej jednego kotła z elektrofiltrem przez rozdzielacz zawiera zbiornik pulpy z pionowym centrycznym sitem i mieszadłami. Zbiornik pulpy połączony jest z usytuowanym przed nim co najmniej jednym mieszalnikiem popiołu z wodą oraz z umieszczonymi za nim - dodatkowym filtrem.

Według odmiany układu opisany wyżej zbiornik pulpy jest połączony z usytuowanym przed nim i wyposażonym w króciec sprężonego powietrza aparatem wydmuchowym poprzez zbiornik pośredni i dozownik oraz z umieszczonym za nim dodatkowym filtrem.

Według innej odmiany układ zawiera na doprowadzeniu sorbenta do co najmniej jednego kotła z elektrofiltrem, co najmniej dwa aparaty wydmuchowe, z których jeden jest podłączony do wylotu popiołu z elektrofiltra, a drugi zaopatrzony w króciec wody jest połączony poprzez dozownik ze zbiornikiem pośrednim.

Stosowanie wynalazku spełnia zakładane efekty polegające na zwiększeniu stopnia wykorzystania wapnia z kamienia wapiennego do tworzenia związków z siarkąz gazów spalinowych z kotła. Efekt ten uzyskano nie tylko przez kilkakrotne wykorzystanie nieprzereagowanego węglanu wapnia, lecz i przez zwiększenie aktywności tlenku wapnia tworzącego w połączeniu z wodą reaktywny wodorotlenek wapniowy.

Sposób i układ według wynalazku stwarza możliwość - przy odpowiednio dobranej ilości sorbenta do suchego odsiarczania spalin w jednym kotle - skutecznego odsiarczania spalin w kilku innych kotłach pracujących w obiegu zamkniętym. Prowadzi to do obniżenia kosztów transportu sorbenta wapniowego, mielenia sorbenta i transportu odpadów. Wynalazek przewiduje stosowanie odmiany układów odsiarczania różniących się rodzajem transportu sorbenta do innych kotłów w elektrowni. Wynalazek zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku w którym fig. 1 przedstawia schemat układu do odsiarczania z transportem hydraulicznym do węzła ujednorodnienia i filtracji, fig. 2 - schemat odmiany układu do odsiarczania z transportem pneumatycznym do węzła ujednorodnienia i filtracji, a fig. 3 - schemat odmiany układu do odsiarczania z całkowicie pneumatycznym transportem.

176 213

Jak to pokazano na rysunku w skład układu wchodzą: zasobnik 1, podajnik 2, młyn 3, przewód 4, kocioł 5 z elektrofiltrem 6. W kotle 5 zachodzi proces suchego odsiarczania spalin z węgla na sorbencie z rozpylonej mączki wapiennej zawierającej 75% frakcji poniżej 0,06 mm. Kocioł 5 z elektrofiltrem 6 jest połączony przewodem oczyszczonych spalin z kominem 17, do którego z innej strony jest przyłączony analogiczny zestaw kotła 15 z elektrofiltrem 16.

W pokazanym na fig. 1 układzie, do stożkowych wylotów popiołu z elektrofiltra 6 podłączone są dwa mieszalniki 7 wyposażone w króćce wody. Mieszalniki 7 w których zachodzi proces hydratacji CaO do Ca(OH)₂ połączone są wspólnym przewodem transportu hydraulicznego pulpy utworzonej z popiołu i wody w skład którego wchodzi ponadto pompa 8 i zbiornik pulpy 9. Zbiornik 9 jest wyposażony w umieszczone centrycznie sito 11. Po obu stronach sita 11 umieszczone są mieszadła 10, które ujednoradniająpulpę i usprawniają proces jej filtracji na sicie 11. Ze zbiornikiem pulpy poprzez pompę 12 połączone są: filtr 13 i czteroczłonowy rozdzielacz 18, którym strumień pulpy kieruje się do kotła 15 przez dysze 14. W kotle 15 następuje odsiarczanie spalin za pomocą zawartych w pulpie Ca(OH)₂ i CaCO₃. W odmianie układu również zamkniętego, który pokazano na fig. 2 - do stożkowego wylotu popiołu z elektrofiltra 6 podłączony jest aparat wydmuchowy 7', wyposażony w króćce sprężonego powietrza. Aparat 7 w transporcie pneumatycznym połączony jest poprzez zbiornik pośredni 8', dozownik 8a' z poprzednio opisanym mieszalnikiem pulpy 9. Pozostała część układu jest identycznajak na fig. 1.

W innej odmianie układu zamkniętego - fig. 3 - aparat wydmuchowy 7 z króćcem sprężonego powietrza współpracuje z drugim aparatem wydmuchowym 9 wyposażonym dodatkowo w króciec wody dla umożliwienia procesu hydratacji CaO oraz zastosowania w całości transportu pneumatycznego. W skład tego układu wchodzą ponadto zbiornik pośredni 8 i dozownik 8a oraz czteroczłonowy rozdzielacz 18 strumienia pulpy do kotła 15 przez dysze 14.

Przykład. Kamień wapienny o zawartości około 90% CaCO₃ po zmieleniu w młynie 3 do uzyskania 75% frakcji poniżej 0,06 mm wdmuchuje się przez dysze 4 do komory paleniskowej pieca 5 o temperaturze 1150°C, w której spala się około 30 t/h węgla zawierającego 0,9% siarki. Ilość doprowadzonego kamienia wapiennego wylicza się ze stosunku molowego Ca/S. Z kotła 5 mieszaninę gazu i popiołu zawierającego CaSO₄, CaO nieprzereagowany CaCO3 wprowadza się do elektrofiltra 6. W elektrofiltrze 6 oddziela się popiół lotny od odsiarczonego gazu, który przez komin 17 wylatuje na zewnątrz. Popiół z elektrofiltra 6 zsypuje się do mieszalników 7, do których doprowadza się wodę w stosunku 1:1,5. W mieszalnikach zachodzi hydratacja CaO do Ca(OH)2. Wytworzoną pulpę transportuje się hydraulicznie do zbiornika 9 dla jej ujednorodnienia i filtracji na sicie, co zapobiega zatykaniu się dysz rozpylających pulpę do kotła. Pulpę oczyszcza się dodatkowo w fi Itrze 13 i przez rozdzielacz 18 wprowadza przez dysze 14 do komory paleniska 15. W kotle 15 następuje odparowanie wody i absorpcja SO2 w Ca(OH)2 z utworzeniem siarczanów i siarczynów wapnia. Prowadząc odsiarczanie przy stosunku Ca/S = 1 otrzymuje się wystarczającą ilość wapnia w popiele z suchego odsiarczania spalin do odsiarczenia spalin z dwóch kotłów wobec co najmniej 35% stopnia odsiarczania. Produkty z komory paleniskowej kotła 15 kieruje się do elektrofiltra 16, skąd po oddzieleniu od nich odsiarczonych spalin, które wylatują przez komin 17 odprowadza się je do miejsca składowania.

176 213

176 213

176 213

176 213

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 2,00 zl.

Claims (7)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób odsiarczania spalin z zastosowaniem związków wapnia, korzystnie kamienia wapiennego do paleniska kotła, znamienny tym, że popiół z suchego odsiarczania spalin, dogodnie przy stosunku molowym Ca/S = 4, zawierający CaSO4, CaO oraz nieprzereagowany CaCO₃, po uprzedniej hydratacji CaO, wykorzystuje się jako sorbent do odsiarczania spalin kotłowych z co najmniej jednego źródła spalania węgla, przy czym w trakcie procesu odsiarczania utrzymuje się stosunek molowy Ca/S w wysokości 1-2.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że popiół transportuje się do procesu ujednorodnienia i filtracji hydraulicznie, przez zmieszanie z wodą w stosunku 1:1 do 1:2.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że popiół transportuje się pneumatycznie do procesu ujednorodnienia i filtracji.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że popiół transportuje się pneumatycznie do procesu hydratacji, który przeprowadza się przy doprowadzeniu sprężonego powietrza.

5. Układ do odsiarczania spalin składający się z zasobnika, podajnika, młyna i kotła z elektrofiltrem, znamienny tym, że na doprowadzeniu sorbenta do co najmniej jednego kotła (15) z elektrofiltrem (16) przez rozdzielacz (18) zawiera zbiornik pulpy (9) z pionowym centrycznym sitem (11) i mieszadłami (10) połączony z usytuowanym przed nim co najmniej jednym mieszalnikiem popiołu z wodą (7) oraz z umieszczonym za nim - dodatkowym filtrem (13).

6. Układ do odsiarczania spalin składający się z zasobnika, podajnika, młyna i kotła z elektrofiltrem, znamienny tym, że na doprowadzeniu sorbenta do co najmniej jednego kotła (15) z elekrofiltrem (16) przez rozdzielacz (18) zawiera zbiornik pulpy (9) z pionowym centrycznym sitem (11) i mieszadłami (10) połączony z usytuowanym przed nim, wyposażonym w króciec sprężonego powietrza aparatem wydmuchowym (70, przez zbiornik pośredni (8') i dozownik (8a') oraz z umieszczonym za nim - dodatkowym filtrem (13).

7. Układ do odsiarczania spalin składający się z zasobnika, podajnika, młyna i kotła z elektrofiltrem, znamienny tym, że na doprowadzeniu sorbenta do co najmniej jednego kotła (15) z elektrofiltrem (16) zawiera co najmniej dwa aparaty wydmuchowe (7) i (9), z których aparat (7') jest podłączony do wylotu popiołu z elektrofiltra (6), a aparat (90 zaopatrzony w króciec wody jest połączony przez dozownik (8a) ze zbiornikiem pośrednim (8).