PL176512B1

PL176512B1 - Urządzenie poziome do usuwania dwutlenku siarki ze strumienia gazu na mokro i sposób usuwania dwutlenku siarki ze strumienia gazu na mokro

Info

Publication number: PL176512B1
Application number: PL94302470A
Authority: PL
Inventors: Donald H. Stowe Jr.
Original assignee: Dravo Lime Co
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 1999-06-30
Also published as: JPH06254345A; KR100246597B1; CA2111183C; CA2111183A1; TW245648B; EP0613713A1; US5403568A; KR940021106A

Abstract

1. Urzadzenie poziome do usuw ania dwutlenku siarki ze strum ienia gazu n a mokro, znam ienne tym, ze zawiera pozio- mo polozona komore o pierwszym polu (a1 ) poprzecznego prze- kroju, majaca obudowe (3), strefe (17) zetkniecia gazu z ciecza o górnej scianie (9) i dolnej scianie (11) oraz czesc wstepna (19) i czesc koncowa (21), wlot (5) gazu o drugim polu (a2 ) poprze- cznego przekroju mniejszym niz pole (a1 ) poprzecznego przekro ju komory w czesci wstepnej (19) komory, wylot (7) gazu w czesci koncowej (21) komory, co najmniej jeden rurowy rozgaleziony przewód (27, 271 stanowiacy wlot cieczy, umieszczony pionowo w strefie (17) zetkniecia cieczy z gazem w poziomej komorze rozciagajacy sie od górnej sciany (9) do miejsca bliskiego dolnej scianie (11), przy czym sklada sie on z wielu dysz (29) do wstrzykiwania cieczy równoleglych do kierunku przeplywu stru - mienia gazu przez komore, urzadzenie (31, 311 zmieniajace kierunek przeplywu rozciagajace sie przez strefe (17) zetkniecia cieczy z gazem, umieszczone w miejscu bliskim rurowemu rozgalezionemu przewodowi (27, 271 stanowiacemu wlot cieczy za tym rurowym rozgalezionym przewodem (27, 27'), przewód zasilajacy w wodna ciecz przeplukujaca zawierajaca zwiazek przeplukujacy przez rurowy rozgaleziony przewód i na zewnatrz z dysz (29), zbiornik (35) do cieczy n a dolnej scianie (11) komory, urzadzenie odmglawiajace (33) umieszczone w strefie (17) zetkniecia gazu z ciecza komory, w poblizu wylotu (7) gazu. 11 Sposób usuw ania dwutlenku siarki z goracego strum ie- nia gazu polegajacy na zetknieciu go z wodna ciecza przepluku- jaca zawierajaca zwiazek przeplukujacy wybrany sposród siarczanu magnezu i wodorotlenku magnezu, znamienny tym, ze wprowadza sie z szybkoscia okolo 12-18 m /s strum ien gazu o temperaturze okolo 121-177°C zawierajacy dwutlenek siarki w ilosci okolo 500-5000 czesci na milion, do poziomej komory przeplukiwania o pierwszym polu poprzecznego przekroju przez wlot gazu o drugim polu poprzecznego przekroju . PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie poziome do usuwania dwutlenku siarki ze strumienia gazu na mokro i sposób usuwania dwutlenku siarki ze strumienia gazu na mokro.

Przy rosnącej kontroli wydzielania pewnych gazów, takich jak dwutlenek siarki, do atmosfery, bezustannie opracowuje się wydajniejsze i opłacalniejsze sposoby usuwania takich gazów z gazów spalinowych. Szczególnie w opalanych węglem elektrowniach obowiązują ograniczenia wymagające rosnącej skuteczności usuwania dwutlenku siarki z gazów spalinowych.

Znane układy do usuwania dwutlenku siarki są zwykle suchymi układami przepłukującymi, w których roztwór lub zawiesinę reagentu umieszcza się w dyspersji w^f gorących gazach spalinowych, odparowuje wodę i zbiera się gotowe do usunięcia, stosunkowo suche produkty uboczne, lub mokrymi układami przepłukującymi, w których wodny roztwór lub zawiesinę reagentu, takiego jak reagent zawierający metal alkaliczny lub wapniowiec, styka się z gazami i zbiera się oraz usuwa mokry szlam.

Suche układy przepłukujące klasyfikuje się zwykle w dwu kategoriach. Jedna z nich obejmuje suchy spryskiwacz lub reaktor pionowy, w którym sorbent jest dyspergowany w strumieniu zawierających dwutlenek siarki gazów spalinowych. Ewentualnie wcześniej usuwa się lotny popiół. Druga z nich obejmuje sposób wstrzykiwania suchego sorbentu, w którym sorbent, ewentualnie ze środkami przyspieszającymi, wstrzykuje się do poziomego kanału przez który płyną gazy. Stałe suche reagenty i nadmiar sorbentu usuwa się z gazu przed jego wypuszczeniem do atmosfery. Układ suchy z pionowym reaktorem nadaje się przede wszystkim do gazów o niewielkiej zawartości dwutlenku siarki i pozwala na usunięcie znacznych ilości zanieczyszczenia, podczas gdy w przypadku wstrzykiwania suchego sorbentu procentowe ilości usuwanego dwutlenku siarki są niższe.

Układy do przepłukiwania na mokro również mieszczą się w dwu kategoriach, związanych ze stosowaniem pionowej wieży i poziomego urządzenia kontaktowego. W układach przepłukiwania w pionowej wieży gaz wprowadza się zwykle do wieży w jej dolnej części i przemieszcza w górę w kontakcie przeciwprądowym ze strumieniem wodnego roztworu lub zawiesiny przepłukującej. W wieży można umieścić oddalone od siebie półki kontaktowe ułatwiające zetknięcie płynu przepłukującego z gazem, a w pobliżu jej szczytu znajduje się urządzenie usuwające mgłę lub ciecz w celu usuwania cieczy ze strumienia gazowego przed jego wypuszczeniem do atmosfery. Trudności związane ze stosowaniem pionowych skruberów obejmują niewłaściwy lub częściowy kontakt strumienia gazowego ze spływającą cieczą przepłukującą,

176 512 znaczny spadek ciśnienia we wnętrzu urządzenia przepłukującego w czasie przepływu gazu oraz konieczność usunięcia całej cieczy z gazów przed ich wypuszczeniem z górnej części pionowego skrubera. W celu zapewnienia całkowitego usunięcia cieczy przed wypuszczeniem gazu ogranicza się objętość i natężenie przepływu gazów przez skruber.

W celu uniknięcia trudności związanych z pionowymi skruberami opracowano poziome urządzenia kontaktowe lub skrubery. Takie poziome skrubery znane są z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3948608 Weira. Opisano tam urządzenie do mokrego przepłukiwania gazów spalinowych zawierające wydłużoną komorę, stanowiącą zasadniczo poziomą drogę oczyszczanych gazów o przekroju nie zawierającym przeszkód dla przepływu w celu uniknięcia spadku ciśnienia pomiędzy wlotem a wylotem. Urządzenie zawiera spryskiwacze reagentu natryskujące reagentem komorę dokładnie prostopadle do kierunku przepływu gazów. Rozpylone krople usuwają dwutlenek siarki z gazów, a zużyty reagent zbiera się w zbiorniku w postaci ciekłej zawiesiny. Ulepszenia układu opisano w kolejnych opisach patentowych Weira, takich jak opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4102982 i 4369167, a dalsze ulepszenia w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4269812 Edwardsa i Huanga. Takie dotychczas stosowane poziome skrubery wymuszały ograniczenie prędkości gazu do wartości pozwalającej na usunięcie dużej ilości dwutlenku siarki.Obecnie wszystkie znane układy do odsiarczania gazów spalinowych na mokro występujące w przemyśle są układami typu pionowej wieży wskutek ograniczeń związanych ze skruberami poziomymi.

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie poziome-skruber do usuwania dwutlenku siarki z gazu spalinowego i sposób usuwania dwutlenku siarki z gazu spalinowego, pozwalające na usunięcie co najmniej dziewiędziesięciu procent dwutlenku siarki przy dość wysokiej prędkości przepływu gazu spalinowego przez skruber.

Urządzenie poziome do usuwania dwutlenku siarki ze strumienia gazu na mokro charakteryzuje się według wynalazku tym, że zawiera poziomo położoną komorę o pierwszym polu (ai) poprzecznego przekroju, mającą obudowę, strefę zetknięcia gazu z cieczą o górnej ścianie i dolnej ścianie oraz część wstępną i część końcową, wlot gazu o drugim polu (a2) poprzecznego przekroju mniejszym niż pole (ai) poprzecznego z przekroju komory w części wstępnej komory, wylot gazu w części końcowej komory, co najmniej jeden rurowy rozgałęziony przewód stanowiący wlot cieczy, umieszczony pionowo w strefie zetknięcia cieczy z gazem w poziomej komorze rozciągający się od górnej ściany do miejsca bliskiego dolnej ścianie, przy czym składa się on z wielu dysz do wstrzykiwania cieczy równoległych do kierunku przepływu strumienia gazu przez komorę, urządzenie zmieniające kierunek przepływu rozciągające się przez strefę zetknięcia cieczy z gazem, umieszczone w miejscu bliskim rozgałęzionemu przewodowi stanowiącemu wlot cieczy za tym rurowym rozgałęzionym przewodem, przewód zasilający w wodną ciecz przepłukującą zawierającą związek przepłukujący przez rurowy rozgałęziony przewód i na zewnątrz z dysz, zbiornik do cieczy na dolnej ścianie komory, urządzenie odmgławiające umieszczone w strefie zetknięcia gazu z cieczą komory, w pobliżu wylotu gazu.

Korzystnie urządzenie zawiera wiele rurowych rozgałęzionych przewodów wprowadzających ciecz w strefie zetknięcia cieczy z gazem, umieszczonych w pewnej odległości od siebie, i urządzenie zmieniające kierunek przepływu znajduje się w miejscu bliskim każdego z tych rurowych rozgałęzionych przewodów za nim.

Korzystnie zbiornik jest umieszczony bezpośrednio przed urządzeniem zmieniającym kierunek przepływu.

Korzystnie zbiornik ma część nachyloną w dół na dolnej ścianie i wystającą w górę ścianę zamykającą rozciągającą się aż do urządzenia zmieniającego kierunek przepływu.

Korzystnie urządzenie zawiera sąsiadujący z urządzeniem odmgławiającym końcowy zbiornik.

Korzystnie końcowy zbiornik zawiera część nachyloną w dół na dolnej ścianie i wystającą w górę ścianą zamykającą.

Korzystnie urządzenie zawiera linię do zawracania usuniętej zebranej cieczy z obudowy do rurowego rozgałęzionego przewodu stanowiącego wlot cieczy.

Korzystnie urządzenie zawiera wloty w ścianie bocznej do wprowadzania świeżej wodnej cieczy przepłukującej do zbiornika.

176 512

Korzystnie urządzenie zawiera zbiornik zatrzymujący i linie do usuwania zebranej wodnej cieczy przepłukującej z każdego zbiornika i zbiornika końcowego do zbiornika zatrzymującego.

Korzystnie urządzenie zawiera linię do wprowadzania świeżej wodnej cieczy przepłukującej do zbiornika zatrzymującego i linię do zawracania usuniętej zebranej cieczy ze zbiornika zatrzymującego do rurowych rozgałęzionych przewodów stanowiących wlot cieczy.

Sposób usuwania dwutlenku siarki z gorącego strumienia gazu polegający na zetknięciu go z wodną cieczą przepłukującą zawierającą związek przepłukujący wybrany spośród siarczanu magnezu i wodorotlenku magnezu, odznacza się według wynalazku tym, że wprowadza się z szybkością około 12-18 m/s strumień gazu o temperaturze około 121-177°C zawierający dwutlenek siarki w ilości około 500-5000 części na milion, do poziomej komory przepłukiwania o pierwszym polu poprzecznego przekroju przez wlot gazu o drugim polu poprzecznego przekroju mniejszym niż pierwszy przekrój, przepuszcza się strumień gazu przez tę komorę i jednocześnie wprowadza się wodną ciecz przepłukującą w strumień gazu w kierunku równoległym do jego przepływu zapewniając przepływ tej cieczy w zasadzie przez cały przekrój poprzeczny komory oraz zmienia się kierunek przepływu strumienia gazu w miejscu za miejscem wprowadzania cieczy wodnej, ale w jego pobliżu zapewniając ścisły kontakt cieczy wodnej i strumienia gazowego, usuwa się ciecz wodną ze strumienia gazowego po zmianie kierunku jego przepływu i usuwa się strumień gazu ochłodzony do temperatury 49-55°C i mający szybkość około 6-9 m/s, z poziomej komory przepłukiwania.

Korzystnie wodną ciecz przepłukującą wprowadza się do strumienia gazowego w wielu miejscach wzdłuż poziomej obudowy skrubera, a kierunek przepływu strumienia gazowego zmienia się w miejscu bardzo bliskim każdego miejsca wprowadzania cieczy przepłukującej.

Korzystnie stosuje się wodną ciecz przepłukującą zawierającą siarczyn magnezu.

Korzystnie stosuje się wodną ciecz przepłukującą zawierającą wodorotlenek magnezu.

Urządzenie według wynalazku zawiera poziomo położoną komorę mającą obudowę o pierwszym polu poprzecznego przekroju zawierającą wlot gazu o drugim polu poprzecznego przekroju mniejszym niż przekrój obudowy, oraz wylot gazu. Co najmniej jedna rozgałęziona rura dostarczająca ciecz jest umieszczona pionowo w strefie kontaktu cieczy z gazem w poziomo leżącej komorze, rozciągające się od górnej ściany komory do miejsca bliskiego dolnej ścianie komory. Składa się ona z wielu dysz do wstrzykiwania cieczy kierujących ciecz do przepłukiwania w kierunku równoległym do kierunku przepływu strumienia gazowego przez komorę. Co najmniej jedno urządzenie zmieniające kierunek przepływu, takie jak wypełnienie lub przegroda typu daszka, ciągnie się w całości przez strefę kontaktu cieczy z gazem w komorze w miejscu za rurowym rozgałęzionym przewodem stanowiącym wlot cieczy w jego pobliżu. Przewód zasilający podaje ciecz wodną zawierającą związek przepłukujący przez rurowy rozgałęziony przewód i w kierunku na zewnątrz przez dyszę, a zbiornik gromadzi ciecz w okolicy dolnej ściany komory i usuwa ją stamtąd. Przez wlot wprowadza się do komory gaz w celu przepuszczenia go przez tę komorę, a w pobliżu wylotu znajduje się urządzenie odmgławiające do usuwania cieczy z gazów przed ich wypuszczeniem na zewnątrz.

Zgodnie z niniejszym sposobem dwutlenek siarki usuwa się z gorącego strumienia gazowego przepuszczając go przez poziomo położoną komorę o pierwszym polu poprzecznego przekroju od wlotu o drugim mniejszym polu poprzecznego przekroju wstrzykując wodną ciecz przepłukującą w strumień gazowy w kierunku równoległym do kierunku przepływu gazu i podając tę ciecz dokładnie w poprzek przekroju poprzecznego poziomo położonej komory. Strumień gazowy odchyla się po wstrzyknięciu cieczy zapewniając ścisły kontakt cieczy przepłukującej i strumienia gazowego. Ciecz usuwa się z gazów po operacji odchylania strumienia i odprowadza gazy z poziomo położonej komory.

Wynalazek jest objaśniony bliżej w przykładach wykonania uwidocznionych na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie według niniejszego wynalazku w schematycznym przekroju, fig. 2 przedstawia urządzenie w widoku wzdłuż linii II - II z fig. 1, fig. 3 przedstawia urządzenie w widoku wzdłuż linii III - III z fig. 1, oraz fig. 4 przedstawia inny przykład wykonania urządzenia według niniejszego wynalazku w schematycznym przekroju.

Figury 1 i 2 przedstawiają korzystne ukształtowanie urządzenia poziomego 1 do usuwania dwutlenku siarki ze strumienia gazu na mokro, mające poziomo położoną komorę z obudową 3,

176 512 wlot gazu 5 i wylot 7 gazu. Poziomo położona komora ma obudowę 3 korzystnie o przekroju prostokątnym i posiada górną ścianę 9, dolną ścianę 11 i przeciwległe ściany boczne 13 i 15. Strefa 17 zetknięcia gazu z cieczą poziomo położonej komory zawiera część wstępną 19, do której wprowadza się gorący strumień gazowy zawierający dwutlenek siarki przez wlot 5, oraz część końcową 21, z której przepłukane gazy wyprowadza się przez wylot 7 gazu, co wskazują strzałki na fig. 1 i 2. Gorący strumień gazowy zawierający dwutlenek węgla wprowadza się przez kanał wlotowy 23 i wlot 5 gazu o drugim polu poprzecznego przekroju a2 mniejszym niż pierwsze pole poprzecznego przekroju a1 poziomo komory. Gazy odprowadzane przez wylot 7 odpływają przez kanał wylotowy 25, korzystnie o polu przekroju poprzecznego mniejszym od pola przekroju poprzecznego a1 komory.

W obudowie 3 znajduje się co najmniej jeden, a korzystnie wiele rurowych rozgałęzionych, pionowo umieszczonych przewodów 27, 27' oddalonych od siebie, przy czym każdy z nich zawiera wiele dysz 29 do wstrzykiwania cieczy. Rurowe rozgałęzione przewody 27, 27' są oddalone od siebie w kierunku wzdłuż strefy 17 zetknięcia cieczy z gazem poziomo położonej komory i wystają z górnej ściany 9 sięgając aż w pobliże dolnej ściany 11. Dysze 29 do wstrzykiwania cieczy umieszczone są tak, aby kierować ciecz wodną w kierunku równoległym do kierunku przepływu strumienia gazowego przez poziomo położoną komorę, w celu podawania tej cieczy dokładnie w poprzek pierwszego pola przekroju poprzecznego a1 komory.

W całości przez strefę 17 zetknięcia cieczy z gazem komory w miejscu bliskim rurowemu rozgałęzionemu przewodowi 27, 27' stanowiącemu wlot cieczy za tym przewodem cieczy rozciąga się urządzenie 3131' zmieniające kierunek przepływu, mające za zadanie wpływać na przepływ gazów przez strefę kontaktu cieczy z gazem, poprzez zmianę jego kierunku, co powoduje wzrost spadku ciśnienia gazu pomiędzy wlotem 5 gazu a wylotem 7 gazu. Dzięki temu następuje dodatkowy kontakt gazowo-cieczowy pomiędzy cieczą przepłukującą wprowadzaną przez dysze 29 i strumieniem gazowym przepływającym przez poziomo położoną komorę. Urządzenie 3131' zmieniające kierunek przepływu, które mogą stanowić elementy wypełnienia z tworzywa sztucznego, takiego jak np. wypełnienie polipropylenowe PN Fili z Munters Corp. lub wypełnienie polipropylenowe B-GON z KIMRE, Inc., albo przegroda typu daszkowego, przebiega całkowicie w poprzek pola przekroju poprzecznego a1 poziomo położonej komory zmieniając kierunek przepływu i nie pozwalając gazom na przepłynięcie obok nich. W poprzek komory w pobliżu wylotu 7 gazów znajduje się urządzenie do usuwania cieczy, na przykład urządzenie odmgławiające 33, usuwające kropelki wody ze strumienia gazowego płynącego przez komorę przed odprowadzeniem gazu przez wylot 7 do kanału wylotowego 25.

Korzystnym urządzeniem do zbierania cieczy przepłukującej na dolnej ścianie 11 komory jest zbiornik 35 położony bezpośrednio przed urządzeniem 31 zmieniającym kierunek przepływu na dolnej ścianie 11. Można go utworzyć z nachylonej w dół części 37 dolnej ściany 11 co najmniej pomiędzy rurowym rozgałęzionym przewodem 27 stanowiącym wlot cieczy i urządzeniem 31 zmieniającym kierunek przepływu, z wystającą w górę ścianą zamykającą 39 rozciągającą się do miejsca umieszczenia urządzenia 31 zmieniającego kierunek przepływu. Układ taki pozwala na zbieranie cieczy przepłukującej nie pozwalając na omijanie urządzenia zmieniającego kierunek przepływu przez gazy przepływające przez poziomo położoną komorę. W obecności kolejnego rurowego rozgałęzionego przewodu 27' stanowiącego wlot cieczy i urządzenia 31' zmieniającego kierunek przepływu utworzony jest kolejny zbiornik 37' i wystająca w górę ściana zamykająca 39'. Obecny jest również końcowy zbiornik 41 w sąsiedztwie urządzenia odmgławiającego 33, korzystnie mający nachyloną w dół dolną ścianę 43 i wystającą w górę ścianę zamykającą 45. Zbiornik ten zawiera wodną ciecz usuniętą z gazów w urządzeniu odmgławiającym 33 i zapobiega przechodzeniu gazów poniżej urządzenia odmgławiającego 33.

Świeżą wodną ciecz przepłukującą podaje się do poziomej komory przez wloty 47,47', w ścianie bocznej 13 komory do zbiornika 35, 35' liniami 49, 49' ze źródła 51 wodnej cieczy przepłukującej. Wodną ciecz przepłukującą zebraną w zbiorniku 35 zawraca się linią 53 do rurowego rozgałęzionego przewodu stanowiącego wlot cieczy, takiego jak przewód 27 a wodną ciecz przepłukującą zebraną w zbiorniku 35' zawraca się linią 55 do rurowego rozgałęzionego przewodu stanowiącego wlot cieczy, takiego jak wlot 27'. Ciecz z urządzenia odmgławiającego 33 zebraną w zbiorniku 41 zawraca się linią 57 do linii 59 i można ją podawać rurowym rozgałę176 512 zionym przewodem 27 lub 27', w zależności od potrzeb. Z każdej z linii zawracających 53, 55 i 57 można upuszczać linią 61,63 i 65 strumień podawany do jednostki 67 usuwania ciała stałego.

W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 4, podobnym do przykładu z fig. 1 z podobnymi elementami składowymi oznaczonymi podobnymi liczbami, obecny jest, poza zbiornikami 35, 35' i 41, zbiornik zatrzymujący 69 służący do dodatkowego zatrzymywania reagentów. Jak pokazuje fig. 4, zbiornik zatrzymujący 69 dostarcza wodną ciecz linią 71 do przewodów 73 i 75 i dalej do rurowych rozgałęzionych przewodów 27 i 27' stanowiących wlot cieczy. Zbiornik 69 zawiera linię zawracającą 77 i pompę 79 w celu recyrkulacji zawartej cieczy. Strumień upustowy z linii 71 można pobierać linią 81 do dalszego zbiornika 83, w którym usuwa się z układu gromadzące się substancje stałe. Świeżą wodną ciecz przepłukującą dosyła się do zbiornika zatrzymującego 69 linią 85 ze źródła 87. Po zetknięciu z gorącymi gazami zawierającymi SO2 wodną ciecz przepłukującą zbiera się na dolnej ścianie 11 poziomej komory w zbiornikach 35, 35' i 41 i przesyła do zbiornika zatrzymującego 69 liniami wylotowymi odpowiednio 89, 91 i 93.

Sposób i urządzenie według wynalazku są przystosowane do usuwania dwutlenku siarki z gorących gazów spalinowych zawierających dwutlenek siarki w ilości około 500 - 5000 części na milion (ppm), i zapewniają usunięcie co najmniej 90% dwutlenku siarki.

Zwykle gaz spalinowy z urządzeń spalających paliwa kopalne jest dostarczany z prędkością około 12-18 m/s. Gazy zawierają stałe cząstki, takie jak lotny popiół, usuwane przy pomocy elektrostatycznego odpylacza lub filtrów workowych. Takie gorące gazy spalinowe o temperaturze pomiędzy około 121-177°C podaje się zgodnie ze sposobem według wynalazku, przez wlot 5 do poziomo położonej komory mającej obudowę 3. W poziomej komorze gazy rozprężają się i w zetknięciu z chłodniejszą wstrzykniętą cieczą przepłukującą ochładza się je do temperatury 49-55°C oraz zmniejsza się ich prędkość do około 6-9 m/s. Różnica ciśnień gazów przechodzących przez poziomo położoną komorę jest zwykle mniejsza niż 250 Pa. Aby osiągnąć takie warunki w poziomym urządzeniu przepłukującym na mokro i doprowadzić do 90% usunięcia dwutlenku siarki ze strumienia gazów, ilość wodnej cieczy przepłukującej zawracana i wstrzykiwana do strumienia gazów równolegle do niego wynosi około 76-228 m³ na 0,47 m³/s gazu rzeczywistego, przy czym ciecz zawiera najwyżej 5% zawieszonych substancji stałych. Czas przebywania zebranej cieczy wodnej na dolnej ścianie 11 powinien być krótszy niż około 10 minut, a korzystnie mniej niż 3 minuty. Czas przebywania wystarcza do rozpuszczenia siarczynu magnezu lub wodorotlenku magnezu stosowanego w wodnej cieczy przepłukującej. Jeśli zbiorniki 35, 35' i 41 mają rozmiary niedostateczne dla zapewnienia takiego czasu przebywania, należy stosować ukształtowanie z fig. 4 ze zbiornikiem zatrzymującym 69. Konieczność stosowania zbiornika zatrzymującego będzie zależała od kilku czynników, w tym takich jak ilość zawracanej cieczy przepłukującej, główny składnik alkaliczny (siarczyn magnezu lub wodorotlenek magnezu), czas wymagany do rozpuszczenia związku alkalicznego, oraz ilość dwutlenku siarki w gorącym strumieniu gazowym. Stosując np. siarczyn magnezu, można zadowolić się czasem przebywania równym jednej minucie lub krótszym, a przy stosowaniu wodorotlenku magnezu można stosować czas przebywania od około 3 do 10 minut.

W niniejszym sposobie wodna ciecz przepłukująca może być wodną zawiesiną wapna zawierającą skuteczną ilość jonów magnezu, dla wytworzenia siarczynu magnezu w reakcji z dwutlenkiem siarki w gazie, jak opisano w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3919393 i 3919394. Ciecz przepłukująca może też być wodną zawiesiną wodorotlenku magnezu, tworzącą siarczyn magnezu w reakcji z dwutlenkiem siarki w gazie, jak opisano w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4996032 i 5039499. Ciecz przepłukującą zawraca się przez poziomą jednostkę przepłukującą, przez którą przepuszcza się gaz, a strumień upustowy cieczy usuwa się z niej, poddaje obróbce w celu usunięcia siarczynów i siarczanów powstających w reakcji gazu ze składnikami cieczy, i oczyszczoną zawraca znów do poziomej jednostki przepłukującej.

Wodna ciecz przepłukująca powinna zawierać co najmniej 3000 części na milion (ppm) skutecznych jonów magnezu. Jak wiadomo, skuteczna ilość jonów magnezu oznacza nadwyżkę ponad ilość zawartych w cieczy jonów chlorkowych. Ponieważ jony chlorkowe mają skłonność do zakłócania działania jonów magnezu z roztworu przepłukującego, tylko ilość jonów powyżej ilości wymaganej do utworzenia chlorku magnezu w jednostce przemywającej uznaje się za skuteczną w procesie usuwania dwutlenku siarki z gazu spalinowego. Na przykład skuteczną ilość magnezu [Mg(sk)] w częściach na milion, można obliczyć stosując równanie:

Mg(sk) - Mg (łączne) - [C1-/2.92]

Ponadto odczyn pH cieczy przepłukującej w miejscu wprowadzania do poziomej komory powinien wynosić od 5,5 do 7,5.

W czasie przepłukiwania gorących gazów spalinowych jest obecny tlen, który utlenia siarczyny magnezu do siarczanów stanowiących nieskuteczny środek usuwania dwutlenku siarki z gazów. Należy się więc spodziewać, że tak szybkie, jak to tylko możliwe, usuwanie bogatych w siarczyn cieczy z jednostki przepłukującej spowoduje słabsze utlenianie. Jednak odkryto, że zastosowanie urządzenia zmieniającego kierunek przepływu według niniejszego wynalazku, powodujące wydłużenie czasu przebywania roztworu przepłukującego w poziomo położonej komorze w rzeczywistości daje słabsze utlenianie niż w nieobecności tego urządzenia. Na przykład, jak podaje tabela 1, zastosowano poziomo położoną komorę do usuwania dwutlenku siarki z gazów spalinowych, przy czym w przebiegach 1-15 użyto dwu oddalonych od siebie dysz wstrzykujących i dwu oddalonych od siebie urządzeń zmieniających kierunek przepływu gazu za każdą z dysz, a w przebiegach 16-26 użyto dwu oddalonych od siebie dysz wstrzykujących bez takich urządzeń.

Tabela 1

Prze- bieg	Wlot SO2 (ppm)	Średni % usun. SO2	Końcowy skład	Procent utle- nienia	pH	FGy¹	L/G²
Mg++	SO3	SO4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	1797,0	70,1	1941	3919	3132	39,98	7,2	5,80	3,31
2	1825,5	82,6	5215	8210	10850	52,41	7,8	5,83	3,30
3	1809,7	81,8	5500	7813	12590	57,32	7,3	5,83	3,29
4	1686,0	71,4	4227	5524	10305	60,86	7,2	5,73	3,34
5	N/R	N/R	N/R	N/R	N/R	N/R	6,8	5,76	3,33
6	1764,0	77,3	4337	5027	11193	64,98	5,76	3,33	-
7a	1734,5	73,2	3550	4483	9516	63,89	6,4	5,83	3,30
7b	1734,5	73,2	3550	4483	9516	63,89	6,4	5,83	3,30
8a	1800,5	81,3	4196	3987	11962	71,43	7,2	5,83	3,30
8b	1800,5	81,3	4196	3987	11962	71,43	7,2	5,83	3,30
9	1907,9	76,8	4994	5123	14931	70,07	6,5	5,92	3,26
10a	1277,1	77,0	5708	5276	17052	72,92	6,5	7,72	2,49
10b	1277,1	77,0	5708	5276	17052	72,92	6,5	9,30	2,06
11	1983,8	81,9	5160	4760	14962	72,37	7,0	5,86	3,27
12a	1310,2	79,7	5680	4760	17017	74,87	7,0	7,72	2,49
12b	1310,2	79,7	5680	4760	17017	74,87	7,0	9,36	2,05
13	1806,9	81,7	5900	5172	17228	73,52	7,5	5,82	3,30
14	1534,1	80,5	4945	5860	12646	64,26	7,5	7,69	2,50
15	1276,3	82,4	5368	6100	14035	65,72	7,5	9,24	2,08
16	1794,9	70,5	4314	4011	12863	72,77	6,5	5,86	3,29
17	1507,8	57,6	2939	2770	8724	72,41	6,5	7,72	2,50
18	1280,8	52,4	5140	2041	18179	88,13	6,5	9,30	2,06

176 512 cd. tabeli 1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
19	1582,3	63,8	6238	3530	20965	83,19	6,5	7,81	2,46
20	2186,9	59,9	6287	4716	19923	77,88	6,5	7,72	2,50
21	3026,3	59,5	6442	6580	18593	70,19	6,5	7,78	2,46
22	3010,9	63,9	6900	8350	18588	64,94	6,5	7,81	2,46
23	2139,5	57,6	5860	5580	17336	72,14	6,5	9,21	2,08
24	1561,5	68,3	6627	5060	20908	77,49	6,5	7,69	2,50
25	1800,7	68,1	6131	3122	20968	84,84	6,5	5,86	3,29
26	1837,2	66,7	6802	3379	23351	85,20	6,5	5,86	3,27

= prędkość gazów spalinowych (m/s)

- stosunek ciecz:gaz (dm^J cieczy /dm3/s gazów) N/R = nie rejestrowano

Jak widać z porównania przebiegów 1 - 15 z przebiegami 16 - 26, obecność urządzeń zmieniających kierunek przepływu dając dłuższy czas retencji wodnej cieczy przepłukującej w poziomo położonym skruberze, zwykle pozwalała na usunięcie większej ilości SO2, a także obniżała procentowy stopień utlenienia siarczynów do siarczanów przy podobnej wlotowej zawartości SO2 (ppm).

Należałoby się także spodziewać, że zetknięcie cieczy przepłukującej z szybciej płynącymi gazami spalinowymi zawierającymi dwutlenek siarki spowoduje usunięcie mniejszej ilości dwutlenku siarki. Jednak odkryto, że wzrost szybkości przepływu gazu spalinowego (FGV) przez poziomo położony skruber z dyszami wtryskowymi nie powoduje widocznego zmniejszenia stopnia usuwania SO2 z gazów spalinowych w obecności urządzeń zmieniających kierunek przepływu. Na przykład z porównania przebiegów 9, 10a i 10b wynika, że podwyższenie FGV z wartości 19,4, do 25,3, a następnie do 30,5 daje praktycznie taki sam stopień usunięcia SO2, 76,8, 77,0 i 77,0%, z porównania przebiegów 11, 12a i 12b wynika, że podwyższenie FGV z wartości 19,2 do 25,3, a następnie do 30,7 daje praktycznie taki sam stopień usunięcia SO2,81,9,

79,9 i 79,7%, z porównania przebiegów 13, 14 i 15 wynika, że podwyższenie FGV z wartości

19,1 do 25,2, a następnie do 30,3 daje praktycznie taki sam stopień usunięcia SO2, 81,7, 80,5 i 82,4%. W przeciwieństwie do tego w nieobecności elementów odchylających strumień z porównania przebiegów 16, 17 i 18 wynika, że podwyższenie FGV z wartości 19,2 do 25,2, a następnie do 30,5 obniżyło stopień usunięcia SO2 z 70,5 do odpowiednio 57,6 i 52,4.

Należy zauważyć, że wyniki testów z tabeli 1 otrzymano w pilotowym skruberze o rozmiarach tylko 20 x 20 x 300 cm, co powodowało silne zwilżanie ścian i efekty powodujące obniżenie stopnia usuwania SO2 do mniejszego niż 90%. Z poprzednich doświadczeń wynika jednak, że w normalnoskalowym skruberze poziomym i przy zwykłym dla elektrowni strumieniu gazów spalinowych będzie można usuwać co najmniej 90%, a nawet do 99% SO2.

Ogólne porównanie korzyści płynących z powyższego sposobu w porównaniu z typowymi istniejącymi mokrymi i suchymi procesami przepłukiwania podaje tabela 2.

Tabela 2

	1	% zawartość siarki w spalonym węglu	Żądana stechiometria	Zakres prędkości gazu spal. m/s	Usunięcie SO2(%)
2	3	4	5
przepłukiwanie gazu na mokro	pionowa wieża pionowy	1-5	1,03-1,05	2.4-3	80-99
aparat	1-5	1,05-1,15	4.5-6	80-90

176 512 cd. tabeli 2

1	2	3	4	5
wanie ucho	pionowe spryskiwanie	<2,5	1,1-1,31	1,2-2,1	70_-90
przepłuki gazu na s	wstrzykiwanie suchego sorbentu	1-5	1,5-2,5	12_-15	50-60
	niniejszy sposób	1-5	1,^3-1,05	6_-9	90_-99

Jak widać z porównania z istniejącymi mokrymi i suchymi procesami usuwania dwutlenku siarki z gazów, niniejszy sposób można wykorzystywać wobec gazów spalinowych zawierających siarkę w szerokim zakresie (1-5%). Sposób funkcjonuje przy niskim stosunku stechiometrycznym sorbentu do dwutlenku siarki (1,03-1,05), można go stosować przy dość dużej prędkości gazów spalinowych (6-9 m/s), uzyskując w efekcie usunięcie dużej ilości dwutlenku siarki (90-99%). Niniejszy sposób jest więc lepszy od sposobów dotychczasowych w pojedynczym układzie usuwania dwutlenku siarki na mokro z gorących gazów spalinowych.

176 512

FIG. 3

FIG. 4

176 512

FIG. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie poziome do usuwania dwutlenku siarki ze strumienia gazu na mokro, znamienne tym, że zawiera poziomo położoną komorę o pierwszym polu (ai) poprzecznego przekroju, mającą obudowę (3), strefę (17) zetknięcia gazu z cieczą o górnej ścianie (9) i dolnej ścianie (11) oraz część wstępną (19) i część końcową (21), wlot (5) gazu o drugim polu (a2) poprzecznego przekroju mniejszym niż pole (ai) poprzecznego przekroju komory w części wstępnej (19) komory, wylot (7) gazu w części końcowej (21) komory, co najmniej jeden rurowy rozgałęziony przewód (27, 27') stanowiący wlot cieczy, umieszczony pionowo w strefie (17) zetknięcia cieczy z gazem w poziomej komorze rozciągający się od górnej ściany (9) do miejsca bliskiego dolnej ścianie (11), przy czym składa się on z wielu dysz (29) do wstrzykiwania cieczy równoległych do kierunku przepływu strumienia gazu przez komorę, urządzenie (31, 31') zmieniające kierunek przepływu rozciągające się przez strefę (17) zetknięcia cieczy z gazem, umieszczone w miejscu bliskim rurowemu rozgałęzionemu przewodowi (2'^, 27') stanowiącemu wlot cieczy za tym rurowym rozgałęzionym przewodem (27, 270, przewód zasilający w wodną ciecz przepłukującą zawierającą związek przepłukujący przez rurowy rozgałęziony przewód i na zewnątrz z dysz (29), zbiornik (35) do cieczy na dolnej ścianie (11) komory, urządzenie odmgławiające (33) umieszczone w strefie (17) zetknięcia gazu z cieczą komory, w pobliżu wylotu (7) gazu.
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera wiele rozgałęzionych przewodów wprowadzających ciecz w strefie (17) zetknięcia cieczy z gazem, umieszczonych w pewnej odległości od siebie, i urządzenie (31,31') zmieniające kierunek przepływu znajduje się w miejscu bliskim każdego z tych rurowych rozgałęzionych przewodów (27, 27') za nim.
3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że zbiornik (35, 35') jest umieszczony bezpośrednio przed urządzeniem (31, 310 zmieniającym kierunek przepływu.
4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zbiornik (35, 35') ma część (37) nachyloną w dół na dolnej ścianie (11) i wystającą w górę ścianę zamykającą (39) rozciągającą się aż do urządzenia (31, 310 zmieniającego kierunek przepływu.
5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera sąsiadujący z urządzeniem (33) odmgławiającym końcowy zbiornik (41).
6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że końcowy zbiornik (41) zawiera część (43) nachyloną w dół na dolnej ścianie (11) i wystającą w górę ścianę zamykającą (45).
7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera linię (53, 55) do zawracania usuniętej zebranej cieczy z obudowy (3) do rurowego rozgałęzionego przewodu (27,270 stanowiącego wlot cieczy.
8. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zawiera wloty (47, 47') w ścianie bocznej (13) do wprowadzania świeżej wodnej cieczy przepłukującej do zbiornika (35, 35').
9. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zawiera zbiornik zatrzymujący (69) i linie (89, 91, 93) do usuwania zebranej wodnej cieczy przepłukującej z każdego zbiornika (35, 350 i zbiornika końcowego (41) do zbiornika zatrzymującego (69).
10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że zawiera linię (85) do wprowadzania świeżej wodnej cieczy przepłukującej do zbiornika zatrzymującego (69) i linię (71) do zawracania usuniętej zebranej cieczy ze zbiornika zatrzymującego (69) do rurowych rozgałęzionych przewodów (27, 270 stanowiących wlot cieczy.
11. Sposób usuwania dwutlenku siarki z gorącego strumienia gazu polegający na zetknięciu go z wodną cieczą przepłukującą zawierającą związek przepłukujący wybrany spośród siarczanu magnezu i wodorotlenku magnezu, znamienny tym, że wprowadza się z szybkością

176 512 około 12-18 m/s strumień gazu o temperaturze około 121-177°C zawierający dwutlenek siarki w ilości około 500-5000 części na milion, do poziomej komory przepłukiwania o pierwszym polu poprzecznego przekroju przez wlot gazu o drugim polu poprzecznego przekroju mniejszym niż pierwszy przekrój, przepuszcza się strumień gazu przez tę komorę i jednocześnie wprowadza się wodną ciecz przepłukującą w strumień gazu w kierunku równoległym do jego przepływu zapewniając przepływ tej cieczy w zasadzie przez cały przekrój poprzeczny komory oraz zmienia się kierunek przepływu strumienia gazu w miejscu za miejscem wprowadzania cieczy wodnej, ale w jego pobliżu zapewniając ścisły kontakt cieczy wodnej i strumienia gazowego, usuwa się ciecz wodną ze strumienia gazowego po zmianie kierunku jego przepływu i usuwa się strumień gazu ochłodzony do temperatury 49-55°C i mający szybkość około 6-9 m/s, z poziomej komory przepłukiwania.
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że wodną ciecz przepłukującą wprowadza się do strumienia gazowego w wielu miejscach wzdłuż poziomej obudowy skrubera, a kierunek przepływu strumienia gazowego zmienia się w miejscu bardzo bliskim każdego miejsca wprowadzania cieczy przepłukującej.
13. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że stosuje się wodną ciecz przepłukującą zawierającą siarczyn magnezu.
14. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że stosuje się wodną ciecz przepłukującą zawierającą wodorotlenek magnezu.