PL176281B1

PL176281B1 - Urządzenie do odsiarczania gazu spalinowego

Info

Publication number: PL176281B1
Application number: PL94305419A
Authority: PL
Inventors: Toshimitsu Ichinose; Hideaki Ohta; Kouichi Sakamoto
Original assignee: Mitsubishi Heavy Ind Ltd; Mitsubishi Jukogyo Kk
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1999-05-31
Also published as: DE4436660A1; ATA190794A; PL305419A1; CN1105900A; CN1043128C; JPH07110109A; AT405249B

Abstract

1. Urzadzenie do odsiarczania gazu spalinowe- go, zawierajace piec do którego jest zaladowywany czynnik odsiarczajacy, przy czym ten piec jest pola- czony z suszarka rozpryskowa do odsiarczania gazu spalinowego wychodzacego z pieca przez natryskiwa- nie wody, zas ta suszarka rozpryskowa jest umieszczo- na w kanale spalinowym pomiedzy piecem i kolektorem pylu do usuwania pylu z gazu spalinowego wychodza- cego z suszarki rozpryskowej, znamienne tym, ze wylot gazu spalinowego z kolektora pylu (20) jest pola- czony z urzadzeniem do zraszania woda (40) dla usuwa- nia tlenków siarki z gazu spalinowego wychodzacego z kolektora pylu (20), zas wylot odprowadzanej wody (43) urzadzenia do zraszania woda (40) jest polaczony z suszarka rozpryskowa (30) FIG 3 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do odsiarczania gazu spalinowego, służące do redukowania tlenków siarki SO_X zawartych w gazie spalinowym, pochodzącym z pieca, w którym spalaniu ulega paliwo, zawierające wśród swoich składników siarkę (S), takie jak węgiel, olej ciężki i tym podobne.

Ze stanu techniki jest znane urządzenie do odsiarczania gazu spalinowego, zawierające piec, do którego jest załadowywany czynnik odsiarczający, przy czym ten piec jest połączony z suszarką rozpryskową do odsiarczania gazu spalinowego wychodzącego z pieca przez natryskiwanie wody, zaś ta suszarka rozpryskową jest umieszczona w kanale spalinowym pomiędzy piecem i kolektorem pyłu do usuwania pyłu z gazu spalinowego wychodzącego z suszarki rozpryskowej, jak pokazano na fig. 5, w którym siarkowy składnik paliwa przechodzi w tlenki siarki SO_X wewnątrz pieca, zaś w piecu zachodzi odsiarczanie za pomocą kamienia wapiennego według następujących reakcji:

CaCOw CaO + CO₂CaO + SO₂ + U2 O2 —> CaCOą

Po odsiarczeniu wewnątrz pieca, w gazie spalinowym wyprowadzanym z pieca jest zawarty gips (CaSOą), popiół itp., które są zbierane poprzez kolektor pyłu i poddawane oddzielnej obróbce.

Ponieważ w gazie spalinowym przy wylocie pieca znajduje się również nieprzereagowane wapno palone (CaO), zatem dla jego ponownego wykorzystania, w kanale spalinowym umieszcza się suszarkę rozpryskową dla prowadzenia w nim odsiarczaniu gazu spalinowego.

W suszarce rozpryskowej jest rozpylana woda i zachodzi podana niżej reakcja odsiarczania. Reakcja ta stanowi reakcję gaz/ciecz — reakcja ciecz/substancja stała, i dla jej spowodowania w wielu przypadkach zwykle jako kolektor pyłu stosuje się filtr workowy:

176 281 reakcja gaz/ciecz:

H2O + SO2 (+ 1/2 O2) -> H2SO₃(H2SO4) reakcja gaz/subst. stała:

H2SO3 + CaCO + 1/2 O2-» CaSO4 + H2O

Jak opisano powyżej, odsiarczanie w kanale spalinowym jest realizowane poprzez reakcje przedstawione powyżej, przy czym reakcja gaz/ciecz ma małą wydajność. Wydajność ta zależy od tego, czy rozpylanie wody jest wystarczające czy niedostateczne. Ponadto, nawet jeżeli woda jest rozpylona dostatecznie drobno, to jest ograniczony kontakt pomiędzy kropelkami H2O i gazowym SO2. Z tego względu konieczne jest sprawne przeprowadzenie rozpylania.

Jedno z konwencjonalnych rozwiązań tego problemu polega na zastosowaniu jako kolektor pyłu filtra workowego, w którym to rozwiązaniu cząsteczki zostają zatrzymane przy powierzchni tkaniny filtra i podlegają reakcji. Jednakże w przypadku zastosowania innego rodzaju kolektora pyłów cząsteczki pyłu nie zatrzymują się przy płaszczyźnie przepuszczającej gaz, jak np. w przypadku odsiarczania elektrycznego.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do odsiarczania gazu spalinowego, które umożliwi przeprowadzenie odsiarczania z dużą wydajnością przy niewielkich kosztach instalacyjnych, i eksploatacyjnych, a także bez układu ściekowego do odprowadzania cieczy.

Urządzenie do odsiarczania gazu spalinowego, zawierające piec do którego jest załadowywany czynnik odsiarczający, przy czym ten piec jest połączony z suszarką rozpryskową do odsiarczania gazu spalinowego wychodzącego z pieca przez natryskiwanie wody, zaś ta suszarka rozpryskową jest umieszczona w kanale spalinowym pomiędzy piecem i kolektorem pyłu do usuwania pyłu z gazu spalinowego wychodzącego z suszarki rozpryskowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wylot gazu spalinowego z kolektora pyłujest połączony z urządzeniem do zraszania wodą dla usuwania tlenków siarki z gazu spalinowego wychodzącego z kolektora pyłu, zaś wylot odprowadzanej wody urządzenia do zraszania wodą jest połączony z suszarką rozpryskową.

W drugim korzystnym przykładzie wykonania urządzenia, pomiędzy wylotem odprowadzanej wody urządzenia do zraszania wodą a, suszarką rozpryskową znajduje się mieszalnik mający wlot połączony z wylotem pyłu kolektora pyłu.

W trzecim korzystnym przykładzie wykonania urządzenia w kanale spalinowym przed suszarką rozpryskową jest umieszczone urządzenie rozpraszające do rozpraszania czynnika odsiarczającego, połączone poprzez mieszalnik z wylotem pyłu i z wylotem gazu spalinowego z kolektora pyłu.

W czwartym korzystnym przykładzie wykonania urządzenia według wynalazku, urządzenie do zraszania wodą ma drugi wylot odprowadzanej wody, połączony z wylotem pyłu w kolektorze pyłu.

W tego rodzaju urządzeniu większość tlenków siarki (SOx) jest absorbowana przez wodę za pomocą urządzenia do zraszania wodą, umieszczonego za kolektorem pyłu. Odprowadzana woda jest rozpylana do kanału spalinowego przed kolektorem pyłu za pomocą suszarki rozpryskowej. W wyniku w kanale spalinowym otrzymuje się wysoce wydajne odsiarczanie poprzez reakcję ciecz/substancja stała pomiędzy pomocą suszarki rozpryskowej. W wyniku w kanale spalinowym otrzymuje się wysoce wydajne odsiarczanie poprzez reakcję ciecz/substancja stała pomiędzy rozpylonym strumieniem wody zawierającej ^SOa^SO© a nieprzereagowanym CaO wewnątrz kanału spalinowego.

Należy zauważyć, że produkty reakcji (CaSCL i tym podobne) wytwarzane w urządzeniu do zraszania wodą mogą być rozpryskiwane jako zawiesina w górnym strumieniu kolektora pyłu, zaś po osuszeniu w kolektorze pyłu może gromadzić się jedynie składnik stały. Podczas tego rozpryskiwania zawiesiny, nieprzereagowany CaO wychodzący z pieca i H2SO₃(H2SO4) w zawiesinie powodują odsiarczanie poprzez reakcję substancja stała/ciecz.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia do odsiarczania według wynalazku, fig. 2 - drugi przykład wykonania urządzenia według wynalazku, fig. 3 - trzeci przykład wykonania urządzenia według

176 281 wynalazku, fig. 4 - czwarty przykład wykonania urządzenia według wynalazku, a fig. 5 - schemat konwencjonalnego urządzenia do odsiarczania gazu spalinowego.

Na figurze 1 pokazano urządzenie według wynalazku do odsiarczania gazu spalinowego. W piecu 10 powstają tlenki siarki (SOx), wytwarzane w wyniku odsiarczania składnika siarkowego (S) paliwa 1 w piecu 10 przez załadowanie do pieca 10 kamienia wapiennego 2 stanowiącego czynnik odsiarczający. Po odsiarczeniu w piecu, do kolektora pyłu 20 prowadzi się wychodzący z pieca 10 gaz spalinowy, zawierający gips (CaSOą) i odprowadza się pył. Nagromadzone materiały odprowadzone wylotem 21 podlegają oddzielnej obróbce.

Przy wylocie gazu spalinowego z kolektora pyłu 20 jest umieszczone urządzenie do zraszania wodą 40 w rodzaju płuczki wieżowej, w którym woda absorbuje tlenki siarki (SOx) zawarte w gazie spalinowym wychodzącym z kolektora pyłu 20. Do urządzenia do zraszania wodą 40 jest doprowadzana woda rurą 41, zaś woda zawierająca zaabsorbowany SOx jest gromadzona w dolnym zbiorniku jako IbSO.-^SO.}), przy czym jej część jest prowadzona wylotem 42 z powrotem do urządzenia do zraszania wodą 40 dla zawrócenia do obiegu, a pozostałajej część jest prowadzona przez wylot odprowadzanej wody 43 do suszarki rozpryskowej 30, umieszczonej w kanale spalinowym przed kolektorem pyłu 20. Ponieważ woda i gazowy SO2 zostają tu rozpylone jako już przereagowane, zatem następne wysoce wydajne odsiarczanie gazu w kanale spalinowym można uzyskać tylko poprzez dodatkowe reakcje pomiędzy rozpyloną wodą i nieprzereagowanym CaO, wychodzącym z pieca 10.

Ponadto, nawet jeżeli w suszarce rozpryskowej 30 wystąpi resztkowy SO2, to jego większość będzie absorbowana poprzez wodę wskutek działania urządzenia do zraszania wodą 40 typu płuczki wieżowej, umieszczonego za kolektorem pyłu 20, a zatem przez komin 50 będzie płynął czysty gaz, zawierający bardzo mało tlenków siarki (SOx).

Na figurze 2 jest przedstawiony drugi przykład wykonania urządzenia według wynalazku. Części składowe urządzenia identyczne z pokazanymi na fig. 1 mają podobne oznaczniki cyfrowe.

Wylot odprowadzanej wody 43 po reakcji w urządzeniu do zraszania wodą 40 typu płuczki wieżowej i wylot pyłu 22 kolektora pyłu 20 są doprowadzane do mieszalnika 60 w postaci młyna, w którym pył zostaje zmieszany i zmielony z odprowadzaną wodą, a następnie jest prowadzony w postaci zawiesiny przewodem 61 zakończonym dyszą do suszarki rozpryskowej 30, gdzie zostają rozpylone. Poprzez zmielenie pyłu uzyskuje się odsłonięcie powierzchni wychodzącego z pieca 10 nieprzereagowanego CaO, i aktywowanie reakcji.

Opisany powyżej drugi przykład wykonania urządzenia według wynalazku stanowi układ, w którym do kanału spalinowego jest rozpylana wilgotna, zmielona zawiesina pyłu dla wydajnego wykorzystania nieprzereagowanego CaO.

Na figurze 3 pokazano trzeci przykład wykonania urządzenia według wynalazku, stanowiącego układ, w którym skutecznie wykorzystuje się nieprzereagowany CaO poprzez mielenie na sucho. Według tego rozwiązania, część wody odprowadzanej wylotem 43 z urządzenia do zraszania wodą 40 typu płuczki wieżowej jest samodzielnie rozpylana w suszarce rozpryskowej 30 przed kolektorem pyłu 20, zaś zawierający nieprzereagowany CaO pył, zgromadzony w kolektorze pyłu 20 i wyprowadzony przez wylot pyłu 22 zostaje zmierzony i zmielony w mieszalniku 70 w postaci młyna z wykorzystaniem wyprowadzanego poprzez wylot 23 gazu spalinowego jako gazu nośnego, a następnie jest przenoszony za pomocą przewodu przenoszącego 71 w postaci suchej zawiesiny nieprzereagowanego CaO do urządzenia rozpraszającego 80, które rozprasza suchy czynnik odsiarczający, i jest umieszczone w kanale spalinowym pomiędzy piecem 10 a wspomnianą suszarką rozpryskową 30.

Korzyść tego przykładu wykonania urządzenia według wynalazku polega na tym, że przez oddzielenie rozpryskiwania płynu w suszarce rozpryskowej 30 i rozpraszania czynnika odsiarczającego przez urządzenie rozpraszające 80 w kanale spalinowym nie ogranicza się szybkości podawania pyłu gromadzonego w kolektorze pyłu 20. Natomiast w przypadku, gdy materiały te są mieszane i równocześnie rozpryskiwane w postaci zawiesiny, tak jak w przypadku drugiego przykładu wykonania urządzenia według wynalazku, pokazanego na fig. 2, to ze względu na jakość przenoszeniajest ograniczona lepkość zawiesiny, a zatem nie można przekroczyć określonego

176 281 poziomu szybkości zasilania materiału stałego w postaci pyłu zawierającego nieprzereagowany czynnik odsiarczający, wyprowadzanego z kolektora pyłu 20.

Na figurze 4 jest przedstawiony czwarty przykład wykonania urządzenia według wynalazku.

W tym rozwiązaniu, popiół zgromadzony w kolektorze pyłu 20 jest podawany do rury 41 urządzenia zraszającego wodą 40 poprzez wylot pyłu 22, przyłączony do mieszalnika 60 do którego jest również doprowadzony drugi wylot 42 odprowadzanej wody, dla dalszego aktywowania efektu odsiarczania.

Część pyłu gromadzonego w kolektorze pyłu 20 jest zatem prowadzona do urządzenia zraszającego wodą 40, a pozostała część jest wyprowadzana poprzez wylot 21. Woda z absorbowanym SOx zawiera H2SO3(H2SO4) i jest gromadzona w dolnym zbiorniku, przy czym część zgromadzonej wody wyprowadzana drugim wylotem 42 jest stosowana do cyrkulacji poprzez urządzenie zraszające 40, zaś pozostała część nagromadzonej wody jest zawracana pierwszym wylotem 43 do suszarki rozpryskowej 30. Ponieważ woda i gazowy SO2 są rozpylane w suszarce rozpryskowej 30 jako już przereagowane, zatem wysoce wydajne odsiarczenie spalin można uzyskać tylko poprzez dodatkowe reakcje pomiędzy rozpyloną wodą i wychodzącym z pieca nieprzereagowanym CaO.

Ponadto, nawet jeżeli w suszarce rozpryskowej 30 będzie występował resztkowy SO2, to większość tego SO2 będzie absorbowana przez wodę z urządzenia zraszającego 40 typu płuczki wieżowej za kolektorem pyłu 20, a zatem przez komin 50 będzie płynął czysty gaz, zawierający bardzo mało tlenków siarki (SO_X).

W przypadku, gdy pożądane jest szczególne zwiększenie absorpcji SO 2, wówczas pyły wyprowadzane wylotem pyłu 22 z kolektora pyłu 20, są podawane po zmieleniu za pomocą mieszalnika 60 do urządzenia zraszającego 40, czego efektem jest wzrost pH wody przepływającej przez urządzenie zraszające 40 (kwasowość staje się słaba) i wzrost wielkości absorpcji SO2.

Tak więc urządzenie według wynalazku umożliwia bardzo wydajne wykorzystanie czynnika odsiarczającego, przy czym koszty instalacyjne jak również koszty eksploatacyjne takiego urządzenia są niewielkie. Ponadto urządzenie to umożliwia prowadzenie odsiarczania bez układu ściekowego.

176 281

FIG. 5

176 281

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do odsiarczania gazu spalinowego, zawierające piec do którego jest załadowywany czynnik odsiarczający, przy czym ten piec jest połączony z suszarką rozpryskową do odsiarczania gazu spalinowego wychodzącego z pieca przez natryskiwanie wody, zaś ta suszarka rozpryskową jest umieszczona w kanale spalinowym pomiędzy piecem i kolektorem pyłu do usuwania pyłu z gazu spalinowego wychodzącego z suszarki rozpryskowej, znamienne tym, że wylot gazu spalinowego z kolektora pyłu (20) jest połączony z urządzeniem do zraszania wodą (40) dla usuwania tlenków siarki z gazu spalinowego wychodzącego z kolektora pyłu (20), zaś wylot odprowadzanej wody (43) urządzenia do zraszania wodą (40) jest połączony z suszarką rozpryskową (30).
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pomiędzy wylotem odprowadzanej wody (43) urządzenia do zraszania wodą (40) a suszarką rozpryskową (30) znajduje się mieszalnik (60), mający wlot połączony z wylotem pyłu (22) kolektora pyłu (20).
3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w kanale spalinowym przed suszarką rozpryskową (30) jest umieszczone urządzenie rozpraszające (80) do rozpraszania czynnika odsiarczającego, połączone poprzez mieszalnik (70) z wylotem pyłu (22) i z wylotem (23) gazu spalinowego z kolektora pyłu (20).
4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że urządzenie do zraszania wodą (40) ma drugi wylot (42) odprowadzanej wody, połączony z wylotem pyłu (22) w kolektorze pyłu (20).