PL179686B1 - Sposób i urządzenie do oczyszczania spalin kotłowych, zwłaszcza do suchego odsiarczania spalin - Google Patents

Abstract

1. Sposób oczyszczania spalin kotłowych, zwłaszcza suchego odsiarczania spalin z zastosowaniem jako sorbenta związków wapnia dogodnie węglanu wapnia do strefy spalania kotła, znamienny tym, że stosuje się mieszankę pyłopowietrzną po zmieleniu sorbentu wapniowego przy nadciśnieniu gwarantującym dobre rozpylenie w obecności gorącego powietrza o temperaturze co najmniej 270°C wprowadzonego w ilości 6-10% stałej ilości powietrza wymaganego do procesu spalania węgla, przy czym w mieszance pyłopowietrznej o stosunku molowym Ca/S w znanym zakresie 2,5-3 zapewnia się znaną wielkość uziamienia czyli co najmniej 80% zawartości frakcji poniżej 0,060 mm. 3. Urządzenie do oczyszczania spalin kotłowych zwłaszcza do suchego odsiarczania spalin z kotłów opromieniowanych pyłowych na węgiel kamienny obejmujące wymienione kotły z typowym wyposażeniem i znany zespół młynowy dla węgla, znamienne tym, że jeden z zespołów młynowych składający się z zasobnika przykotłowego (1), podajnika ślimakowego (2), młyna (3) i wentylatora młynowego (4) wykorzystany do wytwarzania sorbentu jest podłączony do komory paleniskowej dwóch kotłów (5 i 5') wyposażonych dodatkowo w podgrzewacze powietrza, przy czym kotły (5 i 5') są połączone za pomocą dodatkowego rozgałęzionego przewodu (10) wyposażonego w elementy odcinające (11) co pozwala na zamienną pracę zespołu mielącego sorbent z aktualnie pracującym kotłem.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do oczyszczania spalin kotłowych zwłaszcza suchego odsiarczania spalin z kotłów opromieniowanych - pyłowych.

Znane są z opisów patentowych różne sposoby i instalacje do suchego odsiarczania spalin.

Sposób odsiarczania gazów spalinowych w złożu fluidalnym przedstawiono w polskim opisie patentowym nr 124 913. Istotą tego sposobu jest zastosowanie jako sorbenta - wapna pokarbidowego w ilości zapewniającej stosunek molowy Ca/S w przedziale 1,5:1 do 1:1.

W polskim opisie patentowym nr 158 966 przedstawiono sposób oczyszczania spalin paleniska i urządzenie do takiego oczyszczania. Sposób polega na tym, że z rozdzielonego strumienia spalin jeden strumień cząsteczkowy odpyla się natychmiast, a drugi bądź pozostałe strumienie odpyla się po doprowadzeniu adsorbenta po upływie przyjętego czasu reakcji następczej. Jako adsorbenty są stosowane związki wapnia takie jak: węglan, wodorotlenek lub tlenek z tym, że wodorotlenek wapnia wprowadza się poza komora spalania.

Urządzenie do oczyszczania spalin mające komorę spalania, urządzenie doprowadzające absorbent i podłączony dalej odpylacz charakteryzuje się tym, że posiada przed odpylaczem

179 686 urządzenie do rozdzielania strumienia spalin paleniska na co najmniej dwa strumienie cząstkowe. Jeden strumień cząstkowy jest połączony z torem reakcji następczej włączony między urządzenie dla rozdzielania a odpylacz i ustalającym z góry przyjęty czas reakcji następczej. Drugi strumień cząstkowy jest bezpośrednio połączony z odpylaczem.

Znany jest również z opisu zgłoszenia wynalazku nr P-279112 sposób zmniejszania zrzutów SO2 i NO_X ze spalinami z dużych palenisk zwłaszcza elektrowni i ciepłowni. Według tego sposobu substancję wiążącą po rozdrobnieniu na cząsteczki podatne na transport pneumatyczny, korzystnie o wymiarach ziaren do 0,5 mm wprowadza się do strumienia spalin w miejscu gdzie spaliny mają temperaturę 500 - 1200°C, najkorzystniej 830 - 890°C. Substancję wiążącą użytą z nadmiarem nie większym niż 300% w stosunku do stechiometrii prowadzi się w strumieniu spalin przez poszczególne elementy kotła i po związaniu SO2 i NOx w spalinach wydzielają z popiołami lotnymi w układzie odpylania spalin.

O randze problemu oczyszczania spalin można się przekonać śledząc z tego zakresu literaturę patentową. Szeroko prowadzone badania nad rozwiązaniem oczyszczania spalin doprowadziły do uzyskania znakomitych efektów odsiarczania i odazotowania, w tym również suchego odsiarczania spalin. Na ogół jednak instalacje do oczyszczania spalin, w tym odsiarczania są kosztowne i przez to nie są powszechnie stosowane. Dlatego niezbędne jest poszukiwanie nowych rozwiązań, może mniej atrakcyjnych pod względem efektywności odsiarczania, ale tańszych.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia do oczyszczania spalin o niewielkich kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych. Osiągnięcie tego celu jest możliwe dzięki adaptacji rezerwowych urządzeń.

Sposób według wynalazku polega na tym, że stosuje się mieszankę pyłopowietrza po zmieleniu sorbentu wapniowego przy nadciśnieniu gwarantującym dobre rozpylenie w obecności gorącego powietrza o temperaturze co najmniej 270°C wprowadzonego w ilości 6 - 10%o stałej ilości powietrza wymaganego do procesu spalania węgla, przy czym w mieszance pyłopowietrznej w stosunku molowym Ca/S w znanym zakresie 2,5 - 3 zapewnia się znaną wielkość uziarnienia, czyli co najmniej 80% zawartości frakcji poniżej 0,060 mm. Sorbent wapniowy poddawany mieleniu w gorącym powietrzu ma granulację od 10 - 50 mm a uzyskaną podgrzaną mieszankę pyłopowietrza wprowadza się do strefy temperaturowej kotła od 900 - 1200°C.

Urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że jeden z zespołów młynowych składający się z zasobnika przykotłowego, podajnika ślimakowego, młyna i wentylatora młynowego wykorzystywany do wytwarzania sorbentu jest podłączony do komory paleniskowej dwóch kotłów wyposażonych dodatkowo w podgrzewacze powietrza, przy czym kotły są połączone za pomocą dodatkowego rozgałęzionego przewodu wyposażonego w elementy odcinające, co pozwala na zamienną pracę zespołu mielącego sorbent z aktualnie pracującym kotłem. Zespół mielący sorbent jest połączony z dwoma kotłami za pomocą dogodnie dwóch par pyłoprzewodów, z których każdy wyposażony jest w co najmniej trzy dysze usytuowane symetrycznie na ścianie czołowej komory paleniskowej każdego z kotłów. Pyłoprzewody urządzenia według wynalazku wyposażone są w zasuwy do zamykania połączenia z palnikami węgla, z których jedne są zamocowane na końcu doprowadzającym do dysz a drugie są usytuowane w jego dolnej części, przy czym powyżej dolnych zasuw są zamocowane klapy regulacyjne dla równomiernego rozdziału mączki sorbentowej na wszystkie dysze.

Zaletą wynalazku jest prostota wykonania i możliwość wykorzystania rezerwowych urządzeń. Ponadto poprzez zastosowanie odpowiedniego połączenia została stworzona możliwość alternatywnego zasilania wentylatora młyna gorącym powietrzem z pracującego kotła - w przypadku wyłączenia jednego z kotłów.

Wynalazek zostanie bliżej objaśniony na podstawie przykładu wykonania na rysunku przedstawiającym schemat instalacji.

Zasobnik przykotłowy 1 jest u wylotu połączony za pomocą przenośnika ślimakowego 2 z górną częścią młyna misowo-kulowego 3. Współpracujący z młynem 3 wentylator 4 jest połączony za pomocą dodatkowego przewodu 10 gorącego powietrza z podgrzewaczami obu kotłów 5 i 5'. Przewód 10 jest wyposażony w elementy odcinające 11, co pozwala - w przy4

J79 686 padku wyłączenia z ruchu przykładowo kotła 5 na zasysanie gorącego powietrza z pracującego kotła 5'. Zespół młynowy jest połączony z komorą paleniskową każdego z dwóch kotłów 5 i 5' przez dwie pary pyłoprzewodów 6. Na końcach pyłoprzewodów 6, w odpowiedniej strefie temperaturowej komory paleniskowej każdego z kotłów zamocowane są dysze rozpyłowe 7: po trzy na każdym pyłoprzewodzie. Dysze 7 mają kształt owalny w pionie, zapewniający równomierne rozpylenie sorbentu. Na każdym z pyłoprzewodów 6 zamocowane są zasuwy 8 do zamykania połączenia z palnikami węgla i skierowania mączki wapiennej do dysz 7. Jedne zasuwy są usytuowane na króćcach doprowadzających do dysz 7, a drugie w dolnej części pyłoprzewodów powyżej zagięcia kolanowego,. Na pyłoprzewodach 6 powyżej dolnych zasuw 8 są zamocowane klapy regulacyjne 9 dla rozdziału mączki sorbentowej na wszystkie dysze 7.

Przykład. Kamień wapienny o zawartości CaCO₃ powyżej 90% i o granulacji 10-30 mm mieli się w młynie 3 przy doprowadzeniu powietrza przez wentylator 4 z natężeniem 15000 m³/h, o temperaturze 280°C z nadciśnieniem około 165 mmH₂0. Gorące powietrze do wentylatora 4 wpływa przewodem 10. Z młyna otrzymuje się mieszankę pyłu wapiennego i powietrza o temperaturze 122°C i o niżej wymienionym składzie:

frakcja (w mm)	wielkość (w % wagowych)
powyżej 0,2	1,3
0,2 - 0,12	2,5
0,12-0,088	7,1
0,088 - 0,07	2
0,075 - 0,060	7,1
poniżej 0,060	80

Mączkę wapienną doprowadza się przez dwa pyłoprzewody 6 z natężeniem około 3,752 m³/h (w przeliczeniu na czystą mączkę) do 6 dysz rozpyłowych 7 usytuowanych na przedniej ścianie kotła 5 w rejonie temperatury 1100°C. Wraz z mączką wapienną wprowadzono dodatkowo powietrze w ilości 9% czyli 15000 m³/h do górnej strefy komory paleniskowej kotła o ww. temperaturze. Ponieważ ilość powietrza doprowadzonego do procesu spalania węgla jest stała, o te 9% zmniejszono ilość powietrza kierowanego do strefy palników węglowych co wpłynęło na zmniejszenie ilości wytwarzanych tlenków azotu o 4,5%. W kotle zachodzą reakcje kalcynacji węglanu wapnia CaCO₃->CaO + CO₂ oraz reakcje neutralizacji tlenków siarki wytworzonych przy spalaniu zasiarczonego węgla, zgodnie z równaniami:

CaO + SO₂ -> CaSO₃

CaO + SO₂ + 1/2 O₂ -> CaSO₄

CaO + SO₃ CaSO₄

Spaliny z kotła wraz z popiołami lotnymi zawierającymi produkty odsiarczania doprowadza się do elektrofiltra skąd po odpyleniu poprzez wentylator ciągu wylatują z komina do atmosfery. Wychwycony w elektrofiltrze popiół wraz z produktami odsiarczania takimi jak: CaSO₄ i CaSO₃ oraz nieprzereagowany CaCO₃ są odbierane z lejów elektrofiltra i transportowane hydraulicznie na składowisko odpadów.

Stosując sposób według wynalazku przy stosunku molowym Ca/S = 2,5 - 3,0 uzyskano 40% efektywności odsiarczania i równocześnie uzyskano zmniejszenie ilości tlenków azotu o 4 - 5%.

179 686

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (5)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób oczyszczania spalin kotłowych, zwłaszcza suchego odsiarczania spalin z zastosowaniem jako sorbenta związków wapnia dogodnie węglanu wapnia do strefy spalania kotła, znamienny tym, że stosuje się mieszankę pyłopowietrzną po zmieleniu sorbentu wapniowego przy nadciśnieniu gwarantującym dobre rozpylenie w obecności gorącego powietrza o temperaturze co najmniej 270°C wprowadzonego w ilości 6-10% stałej ilości powietrza wymaganego do procesu spalania węgla, przy czym w mieszance pyłopowietrznej o stosunku molowym Ca/S w znanym zakresie 2,5-3 zapewnia się znaną wielkość uziarnienia czyli co najmniej 80% zawartości frakcji poniżej 0,060 mm.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sorbent wapniowy poddawany mieleniu w gorącym powietrzu ma granulację od 10-50 mm, a uzyskaną podgrzaną mieszankę pyłopowietrza wprowadza się do strefy temperaturowej kotła od 900-1200°C.

3. Urządzenie do oczyszczania spalin kotłowych zwłaszcza do suchego odsiarczania spalin z kotłów opromieniowanych pyłowych na węgiel kamienny obejmujące wymienione kotły z typowym wyposażeniem i znany zespół młynowy dla węgla, znamienne tym, że jeden z zespołów młynowych składający się z zasobnika przykotłowego (1), podajnika ślimakowego (2), młyna (3) i wentylatora młynowego (4) wykorzystany do wytwarzania sorbentu jest podłączony do komory paleniskowej dwóch kotłów (5 i 5') wyposażonych dodatkowo w podgrzewacze powietrza, przy czym kotły (5 i 5') są połączone za pomocą dodatkowego rozgałęzionego przewodu (10) wyposażonego w elementy odcinające (11) co pozwala na zamienną pracę zespołu mielącego sorbent z aktualnie pracującym kotłem.

4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zespół mielący sorbent jest połączony z dwoma kotłami (5 i 5') za pomocą dogodnie dwóch par pyłoprzewodów (6), z których każdy wyposażony jest w co najmniej trzy dysze (7) usytuowane symetrycznie na ścianie czołowej komory paleniskowej każdego z kotłów.

5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że pyłoprzewody (6) wyposażone są w zasuwy (8) do zamykania połączenia z palnikami węgla, z których jedne są zamocowane na króćcu doprowadzającym do dysz (7) a drugie są usytuowane w jego dolnej części, przy czym powyżej dolnych zasuw (8) są zamocowane klapy regulacyjne (9) dla równomiernego rozdziału mączki sorbentowej na wszystkie dysze (7).