PL184600B1 - Sposób zmniejszania zawartości tlenków azotu w spalinach i urządzenie do zmniejszania zawartości tlenków azotu w spalinach - Google Patents
Sposób zmniejszania zawartości tlenków azotu w spalinach i urządzenie do zmniejszania zawartości tlenków azotu w spalinachInfo
- Publication number
- PL184600B1 PL184600B1 PL96323732A PL32373296A PL184600B1 PL 184600 B1 PL184600 B1 PL 184600B1 PL 96323732 A PL96323732 A PL 96323732A PL 32373296 A PL32373296 A PL 32373296A PL 184600 B1 PL184600 B1 PL 184600B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- exhaust gas
- scrubber
- phosphorus
- liquid
- emulsion
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000746 purification Methods 0.000 title 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 84
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 32
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 19
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 claims description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N dichromate(2-) Chemical compound [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 abstract 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 9
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 8
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 7
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- OBSZRRSYVTXPNB-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus Chemical compound P12P3P1P32 OBSZRRSYVTXPNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000005200 wet scrubbing Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000011956 best available technology Methods 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 2
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100001243 air pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- -1 nitrate ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- LFGREXWGYUGZLY-UHFFFAOYSA-N phosphoryl Chemical class [P]=O LFGREXWGYUGZLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus hexaoxide Chemical compound O1P(O2)OP3OP1OP2O3 VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/346—Controlling the process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/343—Heat recovery
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/56—Nitrogen oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/60—Simultaneously removing sulfur oxides and nitrogen oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/77—Liquid phase processes
- B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J2215/00—Preventing emissions
- F23J2215/10—Nitrogen; Compounds thereof
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J2217/00—Intercepting solids
- F23J2217/50—Intercepting solids by cleaning fluids (washers or scrubbers)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J2219/00—Treatment devices
- F23J2219/40—Sorption with wet devices, e.g. scrubbers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Chimneys And Flues (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
Abstract
1. Sposób zm niejszania zawartosci NO x w spalinach przez pow odow ana przez P4 przem iane NO w N O 2 w mokrej pluczce wiezowej, zn a m ien n y tym , ze stale P4 (14) grzeje sie w kapieli wodnej (18) do tem peratury powyzej tem peratury topnienia a ponizej 280°C oraz miesza sie ciekle P4 z w oda w atm osferze N 2, a nastepnie pow stala em ulsje (39) dysperguje sie w m ikrokropelki, przy czym te m ikrokropelki wyrzuca sie w strum ien spalin w miejscu, gdzie tem peratura spalin po iniekcji wynosi 180 - 280°C inicjujac utlenianie P4 i NO w fazie pary, a nastepnie spaliny poddaje sie mokrem u przeplukiw aniu. 8. Urzadzenie do zm niejszania zawartosci NO x w spalinach w przew odzie spalin, zn a m ien n e tym , ze sklada sie z zespolu (10) przygotow ania i iniekcji fosforu zlozonego ze stacji przechowywania (A ) w yposazonej w zbiornik kapieli wodnej (22) polaczony poprzez rurow y przew ód transportow y (27) ze zbiornikiem em ulsyfikacji (34) stacji em ulsyfikacji fosforu (B), która jest polaczona poprzez pom pe dozujaca (40) z dysza (41) rozpylajaca ze stacja iniekcji emulsji fosforowej (C ), która jest usytu- owana w strum ieniu spalin wewnatrz przew odu spalin (51) pluczki wiezowej (52) z zespolu (50) plukania spalin i odzyskiw ania ciepla odpadowego, przy czym pluczka wiezowa (52) polaczona jest z obwodem (54) kondycjo- nowania cieczy pluczacej i odzyskiwania ciepla oraz z centralnym sterow nikiem (82). Fig 1 PL PL PL
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób zmniejszania zawartości tlenków azotu w spalinach i urządzenie do zmniejszania zawartości tlenków azotu w spalinach. W szczególności wynalazek dotyczy mokrych płuczek wieżowych do usuwania niepożądanych substancji zanieczyszczających powietrze (np. pyłów, gazów powodujących kwaśne deszcze, toksycznych substancji organicznych, nieprzyjemnych zapachów itd.) ze strumienia spalin wytwarzanych przez kotły przemysłowe/handlowe/instytucjonalne (ICI), zwłaszcza w celu usuwania tlenków azotu (NOX).
Bodźcem do wynalezienia taniej i zarazem skutecznej technologii zmniejszania emisji NOX ze stacjonarnych źródeł spalin było wprowadzenie w 1990 roku uchwałą Kongresu USA ustawy o czystym powietrzu (Clean Air Act Amendments - CAAA). Niedawna publikacja (EPA-453/R94-022) Environmental Protection Agency (EPA) wyraźnie wskazuje, że nowy plan zmniejszenia emisji NOX powinien objąć kotły ICI (których pobór ciepła jest w zakresie 0,4-1500 MBtu/h), zwłaszcza te, które emitują ponad 25 t NOx rocznie. Taki poziom rocznej emisji NOx może osiągać piec opalany olejem o mocy 5 MW lub piec opalany gazem o mocy 10 MW.
Istnieje wiele sposobów zmniejszenia emisji NOx z istniejących kotłów. Zwykle najprostszym i najtańszym sposobem jest modyfikacja procesu spalania. Typowymi przykładami są: a) przejście na paliwo niskoazotowe; b) zmniejszenie do minimum nadmiaru powietrza; c) obniżanie temperatury spalania przez iniekcję wody lub pary wodnej; d) zmniejszenie czasu przebywania w strefie płomienia; e) recyrkulacja i dopalanie całości lub części spalin; f) zainstalowanie dopalacza; lub g) wymiana palnika na nowy o małej emisji NOx. Inne technologie zmniejszające emisję NOx zawierają pewien rodzaj obróbki spalin. Można je podzielić na trzy główne podgrupy: a) selektywna katalityczna reakcja redukcji (SCR) lub selektywna niekatalityczna reakcja redukcji (SNCR) pomiędzy NOx a amoniakiem (lub mocznikiem) do N2; b) przepłukiwanie na mokro strumienia gazu utleniaczem, aby przetworzyć NO w rozpuszczalny NO2, albo absorberem specyficznym wobec NO; lub c) wytwarzanie krótkotrwałych, lecz silnie reagujących wolnych rodników za pomocą wyładowania elektrycznego.
Spośród sposobów modernizacji aktualnie popularnych wśród właścicieli kotłów ICI, mających na celu zmniejszenie emisji NOx, najlepszą wydaje się potrójna modyfikacja, obej4
184 600 mująca przejście na gaz ziemny, zainstalowanie nowego palnika o niskiej emisji NOX oraz zastosowanie recyrkulacji spalin do dopalacza. Jednakże instalacja z selektywną redukcją katalityczną (SCR) wydaje się być jedynym akceptowanym sposobem obróbki spalin pomimo swych wysokich kosztów montażu. Technologia SCR jest aktualnie uznawana zarówno przez przemysł jak i przez EPA za najlepszą dostępną technologię (BAT), ponieważ nadaje się do zmniejszania emisji NOX z kotłów opalanych zarówno gazem jak i olejem o ponad 80%.
Niekatalityczne zmniejszanie emisji NOx przez NH3 (SNCR) zastępuje technikę SCR, kiedy spalany jest węgiel lub kiedy stosowane są paliwa o dużej zawartości siarki. Główną zaletą SNCR w porównaniu z SCR jest to, że SNCR jest metodą dwukrotnie tańszą, chociaż rzadko uzyskuje się wtedy zmniejszenie emisji NOx powyżej 60%. Jej główną wadą jest to, że wymaga ona wysokiej temperatury spalin, zwykle powyżej 800°C. Jednakże większość kotłów ICI wyposażona jest teraz w ekonomizery, które zmniejszają temperaturę spalin do 300°C lub poniżej.
Obecnie znaczna część działalności naukowo-badawczej dotyczy stosowania do spalin wyładowania elektrycznego, np. impulsowego wyładowania ulotowego, wyładowania w barierze dielektrycznej, wyładowania jarzeniowego prądu stałego, wiązki elektronowej itd. Celem jest wytwarzanie krótkotrwałych wolnych rodników, które będą spontanicznie reagowały z cząsteczkami NOx, by większość tych cząstek przetworzyć do N2 bez redukowania cząsteczek CO2 do CO. Wysokie koszty instalacji, jak również przewidywane duże koszty eksploatacyjne i konserwacji wydają się być głównymi czynnikami powstrzymującymi proces przemysłowego wdrożenia tych technologii. Drugim problemem jest to, że wyładowanie elektryczne wytwarza rodniki OH (jak również rodniki O, H2, O3), które reagują z CO i N2, wytwarzając NO3 i powodując raczej zwiększenie ilości NOx, zamiast zmniejszenia.
Z opisu patentowego US 5,106,601 znany jest sposób usuwania NO i NOx ze spalin, polegający na tym, że spaliny reagują z emulsją wodną lub zawiesiną fosforu żółtego (P4). W procesie tym, który może zostać wykonany za pomocą absorbera lub w wieży natryskowej, NO jest utleniane do NO2, a żółty fosfor jest utleniany w taki sposób, aby powstał kwas fosforowy, który można następnie odzyskać. W procesie tym temperatura emulsji wodnej lub zawiesiny wynosi od 20°C do 95°C. Zawartość żółtego fosforu w emulsji lub zawiesinie może być od 0,01-20,0% wagowych. W trakcie procesu, pH wynosi 0-7, wyższe pH powoduje uzyskanie niepożądanych produktów ubocznych. Do przeprowadzenia reakcji wymagane jest, aby w spalinach znajdowała się pewna objętość tlenu, korzystnie od 1-16% objętości. W razie potrzeby można dostosować ilość tlenu do odpowiedniego poziomu poprzez dodanie do spalin pewnej ilości powietrza.
Wszystkie opisane powyżej środki i systemy zmniejszania emisji NOx wymagają albo jednorazowych, albo ciągłych, bezzwrotnych nakładów kapitałowych. Pożądany jest zatem bardziej opłacalny sposób i system zmniejszania emisji NOx.
Wytwarzanie rodników tlenowych (O lub O3) podczas utleniania żółtego fosforu (P4) jest znane od wielu lat (Thad D. Farr, Phosphorus, Properties of the Element and Some of its Compounds, Tennessee Valley Authority, Wilson Dam, Alabama, Chem. Eng. Report nr 8, 1950; J. R. Van Wazer, Phosphorus and its Compounds, Interscience, New York, 1958). Propozycja wprowadzania P4 w rozpylacz płuczki wieżowej w celu utleniania NO do N2 w strumieniu spalin z kotła została wysunięta przez S.G. Chang i G.C. Liu (Nature, 343:1513, 1990). Po doświadczeniach laboratoryjnych autorzy (S.G. Chang i D.K. Lee, Environmental Prog., 11:66-73, 1992) sugerowali opłacalność zmniejszania emisji NOx przez powodowaną za pomocą P4 przemianę NO w NO2 w mokrej płuczce wieżowej, zwłaszcza gdyby koszty mogły być odzyskiwane przez sprzedaż fosforanów wychwyconych w cieczy płuczącej. Jednakże przejście od opisanych doświadczeń laboratoryjnych do zastosowań w pełnej skali przemysłowej nie jest łatwo osiągalne bez przezwyciężenia wielu poważnych problemów technicznych. P4 jest silnie reaktywny i zawsze konieczne jest przetrzymywanie i manipulowanie nim w warunkach hermetycznych, to znaczy bez dostępu powietrza, co stwarza problemy techniczne, kiedy trzeba posługiwać się stałym strumieniem o stosunkowo dużych ilościach. Ponadto, aby utworzyć emulsję ciecz/ciecz z P4 i wody, temperatura rozpylania nigdy nie może zmaleć poniżej 45°C.
184 600
Miejsce wzajemnego oddziaływania P4/NO w rozpylaniu w spłuczce wieżowej, proponowane przez Changa i in., utrudnia zapewnienie całkowitego zamknięcia wszystkich niepożądanych produktów reakcji, to znaczy ozonu i tlenków fosforu. Ponadto wzajemne oddziaływanie P4/NO na przejściu ciecz/gaz w mokrej płuczce wieżowej utrudnia osiągnięcie optymalnego stosunku molowego P/N, niezbędnego dla opłacalności finansowej. Inne problemy z proponowanym wprowadzaniem P4 w rozpyloną ciecz w mokrej płuczce wieżowej polegają na tym, że zbiornik u dołu mokrej płuczki wieżowej nie może zawierać nadmiaru P4, jeżeli zbiornik ten musi być oczyszczany lub filtrowany, a ponadto sprawność reakcji pomiędzy rodnikami tlenu a cząsteczkami NO jest zależna od czasu przebywania reagentów w strefie rozpylania płuczki wieżowej. Wreszcie uważa się, że reakcje pomiędzy P4 i NO zachodzą w fazie pary. Dodawanie fosforu do rozpylonej cieczy płuczącej byłoby pod wieloma względami niekorzystne.
Problemy te są obecnie przezwyciężone przez sposób i urządzenie według wynalazku, gdzie wzajemne oddziaływanie PT NO odbywa się w przewodzie spalin przed mokrą płuczką wieżową i niezależnie od wszelkich etapów mokrego płukania. To przemieszczenie i rozdzielenie umożliwia i) zwiększenie do maksimum bezpieczeństwa składowania P4 i manipulowania nim; ii) optymalizację wzajemnego oddziaływania P4/NO w fazie pary; oraz iii) zamknięcie wszystkich niebezpiecznych produktów ubocznych. Ponadto sposób i urządzenie według wynalazku pozwalają na opłacalną kontrolę zanieczyszczeń przez połączenie operacji mokrego przepłukiwania z odzyskiwaniem ciepła odpadowego. Przepłukiwanie według wynalazku łączy spowodowane ozonem utlenianie NO do NO2 z mokrym przepłukiwaniem i odzyskiwaniem ciepła. Końcowym wynikiem jest lepsza modyfikacja w celu zmniejszenia zanieczyszczeń, zdolna do usuwania ponad 80% gazów NOX wraz z około 95% SO2 i 99% pyłów, a ponadto umożliwia odzyskiwanie i wykorzystywanie energii, jeśli trzeba.
Celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia do zmniejszania zawartości NOX w spalinach, by przezwyciężyć powyższe problemy techniczne i ekonomiczne.
Innym celem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia do zmniejszenia zawartości Nox w spalinach w połączeniu z odzyskiwaniem ciepła odpadowego.
Jeszcze innym celem wynalazku jest opracowanie sposobu pełnej kontroli zanieczyszczeń i odzyskiwania ciepła odpadowego, który umożliwia ciągłe usuwanie SOx oraz pyłów i pozwala na odzyskanie związanych z nim nakładów kapitałowych.
Istotą wynalazku jest sposób zmniejszania zawartości NOx w spalinach przez powodowaną przez P4 przemianę NO w NO2 w mokrej płuczce wieżowej charakteryzuje się tym, że stałe P4 grzeje się w kąpieli wodnej do temperatury powyżej temperatury topnienia a poniżej 280°C oraz miesza się ciekłe P4 z wodą w atmosferze N2, a następnie powstałą emulsję dysperguje się w mikrokropelki, przy czym te mikrokropelki wyrzuca się w strumień spalin w miejscu, gdzie temperatura spalin po iniekcji wynosi ΐ8θ - 280°C inicjując utlenianie P4 i NO w fazie pary, a następnie spaliny poddaje się mokremu przepłukiwaniu.
Korzystnie stosunek P4/woda wynosi korzystnie 1/ΐ0θ.
Mikrokropelki posiadają korzystnie średnicę nie większą niż 60 pm oraz profil rozpylania zmniejszający do minimum kontakt P4 z przewodem rurowym.
Usuwanie NO2 ze spalin odbywa się za miejscem iniekcji, przy czym odległość miejsca iniekcji od płuczki wieżowej jest co najmniej równa odległości przebywanej przez spaliny w czasie równym czasowi połowicznego rozpadu O3 przy temperaturze spalin w miejscu iniekcji.
Odmierzona ilość emulsji i stosunek P4/wody ustawia się tak, że objętościowe natężenie przepływu O3 generowanego przez utlenianie fosforu w spalinach jest przynajmniej równe objętościowemu natężeniu przepływu NO w spalinach.
Korzystnie temperatura spalin po iniekcji emulsji wynosi 200°C.
Ciekły P4 korzystnie przepłukuje się roztworem kwaśnego dwuchromianu.
Istotą wynalazku jest urządzenie do zmniejszania zawartości NOxw spalinach w przewodzie spalin, które charakteryzuje się tym, że składa się z zespołu przygotowania i iniekcji fosforu złożonego ze stacji przechowywania A wyposażonej w zbiornik kąpieli wodnej połączony poprzez rurowy przewód transportowy ze zbiornikiem emulsyfikacji stacji emulsyfikacji fosforu B, która jest połączona poprzez pompę dozującą z dyszą rozpylającą ze stacją iniekcji emulsji fosforo6
184 600 wej C, która jest usytuowana w strumieniu spalin wewnątrz przewodu spalin płuczki wieżowej z zespołu płukania spalin i odzyskiwania ciepła odpadowego, przy czym płuczka wieżowa połączona jest z obwodem kondycjonowania cieczy płuczącej i odzyskiwania ciepła oraz z centralnym sterownikiem.
Stację przechowywania A stanowi pompa wyporowa połączona przez zawór trójdrogowy z beczką zawierającą stały fosfor, która umieszczona jest w zbiorniku kąpieli wodnej, przy czym beczka połączona jest pionową rurą zaworem czterodrogowym oraz rurowym przewodem transportowym ze szczelnie zamkniętym zbiornikiem emulsji ze stacji emulsyfikacji fosforu B, zaś zbiornik emulsji zawiera mieszadło, na którym osadzona jest usztywniająca łopatka do mieszania ciekłego fosforu z przy czym zbiornik emulsji połączony jest ze stacją iniekcji emulsji fosforowej C, która zawiera pompę dozującą połączoną z dyszą rozpylającą usytuowaną w strumieniu spalin wewnątrz przewodu spalin, przy czym pompa dozująca połączona jest poprzez przewód z centralnym sterownikiem.
Korzystnie pomiędzy zbiornikiem emulsji a zbiornikiem azotu znajduje się zawór modulujący.
Zespół płukania spalin i odzyskiwania ciepła odpadowego składa się z płuczki wieżowej i obwodu kondycjonowania cieczy płuczącej i odzyskiwania ciepła, przy czym obwód kondycjonowania cieczy płuczącej i odzyskiwania ciepła połączony jest ze zbiornikiem magazynowym poprzez pompę dozującą która jest elektrycznie dołączona do centralnego sterownika przewodem, zaś zbiornik magazynowy wyposażony jest w urządzenie mieszające, przy czym w obwodzie kondycjonowania cieczy płuczącej i odzyskiwania ciepła znajduje się obwód bocznikowy cieczy płuczącej, do którego dołączony jest filtr oraz wymiennik ciepła.
Korzystnie nad komorą obróbki spalin płuczki wieżowej usytuowany jest zespół rozpylania do wprowadzania cieczy płuczącej w strumień spalin w komorze obróbki, powyżej którego umieszczony jest wylot, zaś pomiędzy komorą obróbki spalin oraz miską do zbierania zużytej cieczy płuczącej usytuowany jest otwór wlotowy spalin do wprowadzania strumienia spalin w komorę obróbki spalin, przy czym miska umieszczona jest przy podstawie płuczki wieżowej, która jest połączona z wymiennikiem ciepła.
Korzystnie przy wylocie płuczki wieżowej umieszczony jest czujnik ciśnienia, czujnik temperatury oraz czujnik pH, które są połączone elektrycznie przyporządkowanymi przewodami z centralnym sterownikiem, który jest połączony z dmuchawą wyciągową, pompą cyrkulacynąi pompą dozującą poprzez przyporządkowane przewody.
W stacji iniekcji emulsji fosforowej C usytuowany jest czujnik gazu, czujnik temperatury oraz czujnik natężenia przepływu, przy czym czujnik gazu połączony jest przyporządkowanym przewodem z centralnym sterownikiem.
Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje schemat korzystnego przykładu realizacji sposobu zmniejszania zawartości NOX w spalinach, fig. 2 przedstawia schemat blokowym ilustrującym wzajemne oddziaływanie części składowych pokazanych na fig. 1 wraz z całym wyposażeniem uzupełniającym związanym z monitorowaniem i kontrolą kluczowych zmiennych, by do maksimum zwiększyć wydajność i bezpieczeństwo; fig. 3 jest powiększeniem stacji A z fig. 1; a fig. 4 jest powiększeniem stacji B z fig. 1, gdzie beczka z P4 znajduje się w kąpieli.
W korzystnym przykładzie realizacji, zilustrowanym schematycznie na fig. 1, urządzenie według wynalazku składa się z zespołu 10 przygotowania i iniekcji fosforu oraz zespołu 50 płukania spalin i odzyskiwania ciepła odpadowego. Zespół 10 przygotowania oraz iniekcji fosforu złożony jest ze stacji A i B przechowywania i emulsyfikacji fosforu oraz z stacji C iniekcji emulsji fosforowej, które będą opisane bardziej szczegółowo w tekście poniżej w odniesieniu do fig. 3 i 4. Zespół 50 mokrego płukania i odzyskiwania ciepła odpadowego zawiera mokrą płuczkę wieżową 52 i obwód 54 kondycjonowania cieczy płuczącej i odzyskiwania ciepła.
W korzystnym sposobie według wynalazku, który jest zilustrowany za pomocą blokowego schematu technologicznego na fig. 2, emulsja 39 ciecz/ciecz P4 w wodzie jest wprowadzana w strumień spalin za pomocą stacji iniekcyjnej C. Iniekcja odbywa się przed płuczką wieżową 52, a dokładne usytuowanie jest wybrane tak, że przyspieszone utlenianie NO w spalinach jest zasadniczo całkowite zanim spaliny zetkną się z cieczą płuczącą. Odległość
184 600 punktu iniekcji od płuczki wieżowej 52 można obliczyć z prędkości strumienia spalin w punkcie iniekcji oraz wymaganego czasu reakcji, potrzebnego do utlenienia odpowiedniej ilości NO zawartej w spalinach, który to czas można określić na podstawie danych dostępnych w literaturze.
Płuczka wieżowa 52 usuwa gazy rozpuszczalne w wodzie (włączając gazy kwaśne i gazy przyczyniające się do efektu cieplarnianego) oraz pyły ze spalin i działa również jako wymiennik ciepła z bezpośrednim kontaktem gazu z cieczą. Główną cieczą płuczącą jest korzystnie woda, która jest uzdatniana chemicznie i ma zrównoważony współczynnik pH oraz jest wprowadzana od góry płuczki wieżowej 52 poprzez zespół rozpylający 58. Ciecz płucząca przechodzi następnie do dołu do wnętrza płuczki wieżowej 52 poprzez komorę 60 obróbki o uporządkowanej strukturze (Glitsch, Kanada), która ma dużą powierzchnię zapewniającą skuteczne przenoszenie masy i ciepła. Ciecz płucząca gromadzi się w misce 62 przy podstawie płuczki wieżowej 52. Gorące spaliny są doprowadzane do płuczki wieżowej 52 powyżej miski 62 poprzez otwór 72 wlotu spalin i płyną do góry przeciwnie do skierowanego do dołu przepływu cieczy płuczącej. Temperatura cieczy jest wybrana tak, by umożliwić kondensację pary wodnej, a przez to przekazywanie zarówno ciepła utajonego jak i ciepła odczuwalnego ze spalin do cieczy płuczącej. Ogrzana ciecz płucząca jest pompowana z miski 62 do wymiennika ciepła 64 (Nixon-Vicarb, Newmarket, Ontario). Przy przechodzeniu cieczy przez wymiennik ciepła 64 ta ciecz płucząca jest chłodzona zanim zostanie ponownie włączona do obiegu do zespołu rozpylania 58 u góry płuczki wieżowej 52, podczas gdy ciecz chłodząca, również cyrkulująca poprzez wymiennik ciepła 64, jest ogrzewana w takim samym stopniu, jak ciecz płucząca jest chłodzona. Podgrzana ciecz chłodząca może być następnie wykorzystywana do grzania kotłowni lub innych budynków, do przygotowania gorącej wody użytkowej itp. Energia zmagazynowana w cieczy chłodzącej, która nie zostanie wykorzystana w kotłowni i w procesie płukania, np. do ogrzewania fosforu, jak to zostanie opisane szczegółowo poniżej, może być sprzedawana odbiorcom przemysłowym lub mieszkaniowym. Umożliwia to odzyskanie po pewnym czasie wszystkich lub przynajmniej znacznej części kosztów eksploatacyjnych i kosztów zakupu systemu płukania. Aspekt odzyskiwania ciepła według wynalazku przewiduje stanowi znaczną zaletą ekonomiczną w porównaniu z konwencjonalnym płukaniem gazów spalinowych, a zwłaszcza z systemami zmniejszania emisji NOx, które nie pozwalają na amortyzację kosztów zakupu, montażu i eksploatacji przez sprzedaż odzyskanej energii. Dmuchawa wyciągowa 68 o zmiennej prędkości umieszczona przy wylocie 70 płuczki wieżowej 52 jest sterowana automatycznie tak, aby zmieniać ciąg poprzez płuczkę wieżową 52 i przez to regulować ciśnienie statyczne i utrzymywać żądane parametry pracy kotła.
Płuczka wieżowa 52 jest zwykle zainstalowana w bliskim sąsiedztwie istniejącego komina, tak aby spaliny mogły być najwygodniej i najekonomiczniej kierowane z dolnej części komina (nie pokazano) do wlotowego otworu 72 płuczki wieżowej 52. Wielkość płuczki wieżowej 52 jest taka, by przyjmowała ona całą ilość strumienia spalin w celu ekstrahowania maksymalnych ilości odczuwalnego i utajonego ciepła, gdy spaliny są chłodzone, korzystnie do 38°C, oraz by wychwytywać cząstki pyłu, SO2 i NO2. Wydajność tych wymian masy i ciepła jest zależna od wielkości powierzchni kontaktu pomiędzy gazem a cieczą w płuczce wieżowej 52, od zmieniających się w przeciwnym kierunku gradientów temperatury (zmniejszających się ku górze dla gazów i zwiększających się do dołu dla cieczy, od wyboru i utrzymywania stosunku cieczy do gazu, od wyboru i utrzymywania końcowej temperatury wyprowadzania spalin, od wyboru roztworu buforowego używanego do regulacji współczynnika pH cieczy płuczącej oraz od temperatury cieczy płuczącej). Optymalizacja procesu kontroli zanieczyszczeń i odzyskiwania ciepła jest osiągana za pomocą sposobu monitorowania, który zawiera czujniki 74, 76 ciśnienia i temperatury, czujnik 78 pH (Base Controls, Newmarket, Ontario), dmuchawę wyciągową 68, pompę cyrkulacyjną 81 (Pump Tech. Inc., Mississauga, Ontario) w obwodzie 54 kondycjonowania cieczy płuczącej i odzyskiwania ciepła, centralny sterownik 82 i pompę 84 dozującą roztwór buforowy. Czujniki 74, 76 i 78 są połączone elektrycznie przyporządkowanymi przewodami 74a, 76a i 78a z centralnym sterownikiem 82, który z kolei jest połączony z dmuchawą wyciągową 68, pompą cyrkulacyjną 81 i pompą dozującą 84 poprzez przyporządkowane prze8
184 600 wody 68a, 81a i 84a w celu sterowania przepływu spalin, przepustowości kondycjonowania cieczy płuczącej oraz obwodu 54 kondycjonowania cieczy płuczącej i odzyskiwania ciepła oraz temperatury, współczynnika pH cieczy płuczącej wyrzucanej z zespołu rozpylającego 58 zgodnie z parametrami zapamiętanymi w centralnym sterowniku 82. Przepustowość obwodu 54 kondycjonowania cieczy płuczącej i odzyskiwania ciepła może być również sterowana przez elektrycznie sterowany modulujący zawór 75 (Base Controls, Nepean, Ontario) dołączony do sterownika przewodem 75a. Wiele wymienników ciepła 64 (nie pokazano) może być użyte w połączeniu z układem rozdzielania cieczy płuczącej (nie pokazano) tak, że zawsze zapewnione jest wystarczająco duże odprowadzanie ciepła, by przenosić energię zmagazynowaną w cieczy płuczącej. Ponadto, aby optymalizować usuwanie cząsteczek pyłu i rozpuszczonych związków ze spalin, temperatura oraz ilość cieczy płuczącej rozpylanej w spaliny jest kontrolowana tak, aby końcowa temperatura wydechu była poniżej punktu rosy (poniżej 50°C). Umożliwia to wychwytywanie zarówno ciepła odczuwalnego jak i ciepła utajonego ze spalin. Miska 62 płuczki wieżowej 52 odbiera rozpyloną ciecz oraz parę wodną skroploną ze spalin. Ciecz w misce 62 zawiera również wszystkie wychwycone cząsteczki pyłów oraz rozpuszczone gazy, które zostały przetworzone w kwasy i następnie zneutralizowane przez roztwór buforowy w cieczy płuczącej. Miska 62 ma doprowadzenie 86 wody uzupełniającej i jest korzystnie wyposażona w konwencjonalny automatyczny kulowy zawór pływakowy 88 do kontroli poziomu cieczy. Jednakże ze względu na kondensację pary wodnej pierwotnie w misce 62 w strumieniu spalin zwykle jest nadmiar wody w stosunku do potrzeb recyrkulacji cieczy płuczącej. W ten sposób na ogół część cieczy jest kierowana albo w sposób ciągły, albo w sposób przerywany, do odpływu poprzez odpływowe zawory 90. Może być to przeprowadzane albo przed, albo po sklarowaniu i/lub filtracji cieczy płuczącej w filtrze 92 w tym konkretnym przykładzie wykonania (EMCO Process Equipment, Mississauga, Ontario). Alkaliczna ciecz buforowa do kontroli współczynnika pH cieczy płuczącej jest dostarczana do obwodu 54 kondycjonowania cieczy płuczącej i odzyskiwania ciepła ze zbiornika magazynowego 98 cieczy buforowej poprzez pompę dozującą 84, która jest elektrycznie dołączona do centralnego sterowńka 82 przewodem 84a. Zbiornik magazynowy 98 jest wyposażony w urządzenie mieszające 100 do ciągłego lub przerywanego mieszania cieczy buforowej zależnie od stosowanej cieczy buforowej. Korzystnymi związkami buforowymi są Na2CO3 i/lub NaHCOi, które są przechowywane w roztworze wodnym w zbiorniku magazynowym 98 cieczy buforowej. Woda uzupełniająca może być dodawana do zbiornika magazynowego 98 cieczy buforowej poprzez przewód 94 wody uzupełniającej i zawór 96 wody uzupełniającej. W obwodzie 54 kondycjonowania cieczy płuczącej i odzyskiwania ciepła zastosowany jest obwód bocznikowy 102 cieczy płuczącej, który umożliwia konserwację i naprawę filtru 92 oraz sprawdzanie przepustowości tego filtru dla cieczy płuczącej.
Mokre płuczki wieżowe mające tę podstawową konstrukcję i działanie zostały użyte do oczyszczania spalin z różnych ciepłowni (Tilsonburg District Memoriał Hospital, Tilsonburg, ON; Ottawa Civic Hospital, Ottawa, ON; Gatineau Sewage Treatment Plant, Gatineau, PQ) o mocy od 20 do 60 MBtu/h [kW/m]. Wszystkie one działają z odzyskiwaniem i wykorzystywaniem ciepła odpadowego. Jeśli chodzi o przeciwdziałanie zanieczyszczeniom, te płukania usuwają na ogół ponad 95% pyłów oraz zasadniczo wszystkie gazy SOX, ale tylko do 50% gazów NOx. Osiągi te są obecnie poprawione przez dodanie zespołu doprowadzania i iniekcji fosforu według wynalazku.
Gazy NOx złożone są z N2O, NO i NO2. Wychwytywanie każdego z nich przez płuczkę wieżową 52 uzależnione jest od rozpuszczalności w wodzie oraz od łatwości przechodzenia takiego gazu (przez oddziaływania chemiczne) do fazy wodnej. NO jest najtrudniej rozpuszczalny, a NO2 jest najłatwiej rozpuszczalny spośród tych trzech gazów NOx. N2O spontanicznie przechodzi w N2, gdy temperatura w przewodzie spalin wynosi 300°C lub więcej, a więc N2O prawie nie występuje na poziomie płuczki wieżowej. Przy 300°C NO stanowi około 90% NOx. Jednakże na poziomie przed płuczką wieżową może on stanowić 50 - 60% ze względu na powolne, ale spontaniczne utlenianie NO do NO 2.
2NO + O2 -> 2NO2 (1)
184 600
Stopień przemiany zależy od zawartości O2, od zawartości wolnych rodników O’, od zawartości CO, od temperatury i od długości odcinka przewodu spalinowego pomiędzy kotłem a płuczką wieżową 52.
Będąc w roztworze NO2 hydrolizuje względnie łatwo, tworząc jony azotynowe i azotanowe, jak to przedstawia reakcja (2),
2NO2 + H2O -> NO2- + NO3- + 2H+ (2) zwłaszcza w obecności roztworu buforowego przeznaczonego do usuwania jonów H+. Mała ilość NO, która rozpuszcza się w cieczy płuczącej, ma możliwość reagowania z NO2, by wytworzyć azotyny i azotany w następujący sposób:
NO + 3 NO2 —> N2O3 + N2O4
N2O3 + H2O -> 2NO2- + 2H+
N2O4 + H2O -> NO2- + NO 3- + 2H+ (3(
Teoretyczne obliczenia wskazują na to, że odzyskiwanie wszystkich NOX w płuczce wieżowej mogłoby dochodzić do 90%, gdyby były one wszystkie w postaci NO2, kiedy spaliny są wprowadzane do płuczki wieżowej. Chang i Lee (1992) zademonstrowali już, że utlenianie NO do NO2 wewnątrz płuczki wieżowej jest przyspieszone, gdy P4 ma możliwość utleniania w tym samym miejscu. Uważa się, że zachodzi tu następujący łańcuch reakcji:
P4 + O2 —> P4O + O* (4a)
P4On + O2 —» P4O1TH + O* ((4b)
2NO + (O’ + O3) -> 2NO2 + O2 (4c) gdzie n jest liczbą od 1 do 9. Uważa się, że reakcje te zachodzą głównie w fazie pary. Dlatego dodawanie P4 do rozpylania cieczy płuczącej w płuczce wieżowej, jak to jest sugerowane przez Changa i in. jest niekorzystne. Aby zwiększyć do maksimum skuteczność tych reakcji, według przedmiotowego wynalazku miejsce reakcji jest teraz przemieszczone do przewodu spalin 51 przed płuczką wieżową 52, gdzie występujące temperatury zapewniają stosunkowo wysokie ciśnienie pary Pc. W zakresie temperatury od topnienia (44°C) do wrzenia (280°C) ciśnienie cząstkowe pary P4 wzrasta wykładniczo od 20 do 105 Pa (0,000233 do 1,0 at). Temperatura w przewodzie spalin 51 przed płuczką wieżową 52 zwykle jest w zakresie 480 - 180°C. Przy temperaturze wyższej niż 280°C tetraedryczny P4 przechodzi w mniej reaktywny czerwony fosfor (bezpostaciowy). Dlatego optymalnym przedziałem temperatury dla łańcucha reakcji (4) jest zakres 180 - 28Ó°C.
Stacje obróbki fosforu i zespół iniekcji 10, przeznaczone do składowania, przeprowadzania w stan ciekły, rozcieńczania, emulsyfikacji, dostarczania do przewodu i rozpylania emulsji ciecz/ciecz z P4 i wody przedstawiono schematycznie jako stacje A, B i C na fig. 1. Stacje A i B są przedstawione w powiększeniu odpowiednio na fig. 3 i 4.
Biały fosfor jest dostępny w handlu (Brander's, Baltimore, MD) w szczelnie zamkniętych beczkach 12 (250 kg) (patrz fig. 3), zawierających 200 kg fosforu 14 przykrytego warstwą około 20 kg wody 16 (gęstość P4 w postaci stałej wynosi 1,828 g/cm3) przed usunięciem zwykle gwintowanego korka wlewu beczki 12, aby hydraulicznie dołączyć stacje A i B, ze względów bezpieczeństwa korzystne jest, by beczka 12 była całkowicie zanurzona w kąpieli wodnej 18. Poza zapewnieniem braku kontaktu powietrza z P4 (podczas dołączania) kąpiel wodna 18 służy również do ogrzania P4 powyżej temperatury topnienia (44,1°C). W tym celu kąpiel wodna 18 jest utrzymywana w stałej temperaturze 50-55°C. Gorąca woda o temperaturze 55°C jest dostarczana poprzez zawór wlotowy 19 z jednej strony przy dnie zbiornika 22 kąpieli wodnej 18 i jest odprowadzana poprzez zawór wylotowy 20, usytuowany po stronie przeciwnej niż zawór wlotowy 19 u góry zbiornika 22 kąpieli wodnej 18. Przyłącza wlotowe i wylotowe kąpieli wodnej są korzystnie przyspawane do zbiornika 22 kąpieli wodnej 18 pod takim kątem, aby uzyskać cyrkulację kąpieli wodnej 18. Pompa (nie pokazana) zapewnia od10
184 600 powiednie doprowadzanie gorącej wody. Kąpiel wodna 18 musi być wystarczająco duża, by pomieścić kilka beczek 12, przy czym liczba beczek będzie zależna od prędkości zużywania P4. Energia grzania kąpieli wodnej 18 jest otrzymywana poprzez wymiennik ciepła 64 zasilany albo parą wodną albo przez włączony obwód 54 kondycjonowania cieczy płuczącej i odzyskiwania ciepła (patrz fig. 1).
Ciekły P4 jest korzystnie płukany roztworem kwaśnego dwuchromianu w celu usunięcia zanieczyszczeń (As i olej), jeśli potrzeba, przy czym roztwór ten jest doprowadzany przez przewód 24 roztworu przemywającego i czterodrogowy zawór 26. Ciekły P4 jest przekazywany z określoną prędkością z beczki 12 do stacji emulsyfikacji B poprzez pionową rurę 29, zawór czterodrogowy 26 oraz rurowy przewód 27 transportowy przez wypieranie ciekłego P4 wodą tłoczoną w beczkę 12 za pomocą dozującej pompy wyporowej 28 (Pump Tech., Inc. Mississauga, Ontario) i przy użyciu zaworu trój drogowego 30, aby zapewnić dostarczanie określonego stałego przepływu do stacji emulsyfikacji B.
Gorąca woda przemywająca może być dostarczana do beczki 12, do pionowej rury 29, do rurowego przewodu transportowego 27 oraz do zaworu trójdrogowego 30 i do zaworu czterodrogowego 26 poprzez rurowe przewody 32 wody płuczącej, aby wypłukiwać z przewodów P4 w postaci stałej. Przy zdublowaniu zespołu hydraulicznego wymianę beczki 12 można przeprowadzić szybko i sprawnie.
Szczelna dla powietrza stacja emulsyfikacji B jest przedstawiona w powiększeniu na fig. 4. Ciekły P4 i woda są pompowane do zbiornika emulsji 34 z określonym stałym natężeniem przepływu, aby tworzyć i utrzymywać stały stosunek rozcieńczenia P4/woda (tzn. około 1:100 przy emisji NOx na poziomie 300 ppm) oraz zostają zemulgowane przez zastosowanie konwencjonalnego mieszadła 38. Nie ogrzewany rurowy przewód transportowy 27 (patrz fig. 3) pomiędzy kąpielą wodną 18 (> 50°C) a zbiornikiem 34 emulsji (> 70°C) jest izolowany w celu zapobiegania chłodzeniu poniżej temperatury krzepnięcia P4 (45°C). Rurowy przewód transportowy 27 wchodzi w zbiornik 34 emulsji, tak że wylotowy koniec 36 rurowego przewodu transportu P4 jest usytuowany tuż powyżej usztywniającej łopatki 37 mieszadła 38, aby uniemożliwić osadzanie się niemieszalnego P4 i zapewnić natychmiastową emulsyfikację obu cieczy. Temperatura emulsji 39 jest korzystnie utrzymywana na wartości 70°C przez konwencjonalny zanurzeniowy grzejnik 35. Emulsja P4/woda 39 jest transportowana z określoną prędkością za pomocą konwencjonalnej dozującej pompy 40 (Pump Tech. Inc., Mississauga, Ontario) do rozpylającej dyszy 41 usytuowanej w strumieniu spalin wewnątrz przewodu spalin 51 płuczki wieżowej 52 (patrz fig. 1). Emulsja 39 jest natychmiast rozpraszana przez dyszę rozpylającą 41 w mikrokropelki (średnica < 60 pm) za pomocą sprężonego powietrza (lub pary wodnej) doprowadzanego do dyszy rozpylającej 41, przy czym te mikrokropelki są wyrzucane w strumień spalin. Sprężone powietrze jest wytwarzane przez konwencjonalną sprężarkę (nie pokazano) zgodnie z danymi producenta dyszy. Wybór dyszy rozpylającej 41 będzie zależny od geometrii wymaganego rozpylania (odległość kątowa, szerokość, kształt przekroju poprzecznego). W handlu dostępne są wielootworowe dysze (TurboSonic Inc., Waterloo, Ontario), które zapewniają dowolny kształt przekroju rozpylania (kołowy, kwadratowy, prostokątny) z dowolnym zestawem wymiarów, tak że profil rozpylania można precyzyjnie dopasować do wymiarów każdego przewodu spalin. Czynnikami, które trzeba wziąć pod uwagę przy wybieraniu dyszy rozpylającej 41, są: a) wymagane natężenie przepływu i temperatura emulsji 39 P4/woda; b) natężenie przepływu i temperatura strumienia spalin w przewodzie spalin 51, określone za pomocą czujnika 44 natężenia przepływu i czujnika temperatury 45; c) ciśnienie sprężonego powietrza (lub pary wodnej) dostarczanego do dyszy rozpylającej 41; oraz d) liczba, rozmiar, kształt i ugrupowanie otworów w dyszy rozpylającej 41.
Prędkość pompowania pompy dozującej 40 tuż przed nią jest sterowana za pomocą centralnego sterownika 82 poprzez przewód 40a w celu utrzymywania i dopasowania natężenia dopływu cieczy do natężenia wypływu cieczy do zbiornika 34 emulsji. Szczególnie trzeba unikać powstania podciśnienia w zbiorniku 34 emulsji, ponieważ stwarza to sprzyjające warunki wejścia powietrza w razie uszkodzenia urządzenia (tzn. nieszczelne uszczelki w pompach i zaworach). Dla zabezpieczenia część zbiornika powyżej emulsji 39 jest wypeł184 600 niona gazowym azotem (N2) pod niewielkim nadciśnieniem. Konwencjonalny zawór modulujący 49 jest umieszczony pomiędzy zbiornikiem 34 emulsji a zbiornikiem 43 azotu i jest zaprogramowany na otwieranie, gdy ciśnienie zmaleje do zera, oraz na zamykanie, kiedy powstaje niewielkie nadciśnienie.
Z powyższego łańcucha reakcji (4) wynika, że tetraedryczna cząsteczka P4 może wytworzyć 10 rodników tlenu, które z kolei mogą utlenić 10 cząsteczek No. Najlepszy stosunek molowy P/N, jakiego można oczekiwać, wynosi zatem 0,4. Ten teoretycznie optymalny stosunek można osiągnąć wtedy, gdy czas połowicznego rozpadu (tx/2) rodnika O (O· lub O3) jest taki, że może on przetrwać wystarczająco długo, by zderzyć się z cząsteczkąNO. Wartości 11/2 wymienione poniżej w tabeli ilustrują zależność przetrwania ozonu od temperatury i stężenia ozonu (Kirk Othmer, „Encyclopedia of Chemical Technology”, John Wiley & Sons, 2 wydanie, wol. 14; 410-416, 1967).
Tabela
Niekatalizowany rozpad termiczny ozonu w mieszaninach O3 + O2
| Początkowe stężenie ozonu | |||||
| O 3/O 2 % wag. | 2 | 1 | 0,5 | 0,1 | |
| Temp. | Czas połowicznego rozpadu (t/2) ozonu | ||||
| °C | K | s | |||
| 150 | 1-40 | 105 | 210 | 420 | 2.100 |
| 200 | 0,030 | 2,25 | 4,5 | 9,0 | 45 |
| 250 | 0,00133 | 0,1 | 0,20 | 0,40 | 2 |
(t,/2)= 150K/(%wag.) gdzie K jest funkcją złożoną temperatury i stałej rozpadu (k) O3 do O2.
Przykład
System według wynalazku może być zastosowany z kotłem o mocy 30 MW [100 MBtu/h], wytwarzającym strumień spalin 2-105 m3/kW [21.000 stóp sześciennych na Mbtu] przy temperaturze 200°C, które zawierają 4% O2 i 300 ppm NOx (90% w przeliczeniu na NO). Na podstawie tych informacji otrzymuje się całkowite objętościowe natężenie przepływu 16,5 m3 [583 stopy sześcienne] na sekundę, zawierające NO w ilości 0,048 m 3 [0,16 stopy sześciennej] na sekundę (F.D. Friedrich & A.C.S. Hayden, „A Combustion Handbook”, wol 2, Mines Branch Monograph 879, Information Canada, Ottawa, 1973). Zgodnie z reakcją (4c) powyżej zawartość ozonu (objętościowe natężenie przepływu) w strumieniu spalin musi być przynajmniej równe zawartości NO (objętościowe natężenie przepływu). Używając przelicznika 0,73 mola na 0,028 m3 [stopę sześcienną] przy 200°C oblicza się wymaganą zawartość ozonu (i NO) jako 0,115 mola na sekundę. Stosując stosunek molowy P/N 0,4 oblicza się, że P musi być wyrzucany w spaliny z prędkością 0,05 mola na sekundę.
Emulsja fosforową 39 jest wyrzucana z dyszy rozpylającej 41 (1% emulsja P4/woda) i rozpylana przez sprężone powietrze z wytwarzaniem natężenia przepływu 0,56 m3 [20 stóp sześciennych] na minutę przy 414 kPa [60 psig] (instrukcja TurboSonic Inc.).Wyrzucona wyparowana objętość wynosi wtedy około 0,34 m 3 [12 stóp sześciennych] na sekundę z wytwarzaniem około 2% zwiększenia strumienia spalin. Para wodna będzie stanowiła większość nowo utworzonego objętościowego natężenia przepływu. Po iniekcji emulsji Powoda zawartość O2 w spalinach (objętościowe natężenie przepływu) będzie wynosiła 0,04*16,5 m 3 [0,04*583 stopy sześcienne] na sekundę. Ponieważ zawartość ozonu wynosi 0,0045 m3 [0,16 stopy sześciennej] na sekundę, stosunek wagowy O3/O2 jest obliczony jako około 1,0%. Przy takim stosunku O3/O2 czas połowicznego rozpadu (tj/a) przy 200°C powinien wynosić 4,5 s zgodnie z tabelą.
184 600
Jeżeli prędkość przepływu wynosi 9 m [30 stóp] na sekundę w przewodzie spalin 51 i 4,5 m [15 stóp] na sekundę w płuczce wieżowej 52 (w zależności od kształtu geometrycznego) i jeśli emulsja 39 P4woda jest wyrzucana około 6 m [20 stóp] przed wlotowym otworem 72, oraz jeśli długość płukania płuczki wieżowej 52 wynosi około 25, wówczas całkowity czas przebywania, w którym zachodzą oddziaływania (4) P4/O2/O3/NO, będzie wynosił 2,3 s (około 0,7 s w przewodzie spalin 51 i około 1,6 s w płuczce wieżowej 52).
Zgodnie ze wstępnymi eksperymentami przeprowadzonymi przez Changa i Lee (1992) do 90% NOX było absorbowane jako NO2 po czasie kontaktu pomiędzy NO i P4 (tylko w komorze płuczki wieżowej) około 1,2 s. Bez wątpienia ograniczeń prędkości w łańcuchu reakcji (4a-4c) w tych eksperymentach należy szukać w stosunkowo małej powierzchni wzajemnego oddziaływania ciecz/gaz oraz w stosunkowo niewielkim ciśnieniu cząstkowym P4 uzyskiwanym przy 80°C.
W korzystnie według wynalazku wytwarzane są mikrokropelki, co pomaga zwiększyć pole powierzchni międzyfazowej ciecz/gaz. Ponadto, ponieważ temperatura w miejscu rozpylania będzie około 200°C, można spodziewać się uzyskania znacznie większego ciśnienia cząstkowego P4 do wzajemnego oddziaływania z O2 i wytwarzania ozonu (4a, 4b). Z tego powodu łańcuch reakcji (4) powinien przebiegać do zakończenia w znacznie krótszym czasie niż to było obserwowane przez Changa i Lee (1992). W korzystnym przykładzie wykonania reakcje od P4 do NO2 zostaną zakończone w ciągu około 1 sekundy, a zatem zanim spaliny zetkną się z cieczą płuczącą. W tym czasie można oczekiwać, że część O3 rozłoży się zgodnie ze zwykłym wykładniczym równaniem rozpadu (O3) t/(O3)0 = e_kt. Wykorzystując to równanie oraz znając czas połowicznego rozpadu 4,5 s z tabeli (przy 200°C) oblicza się, że tylko około 14% O3 ulegnie rozpadowi w pierwszej sekundzie, zanim ozon może reagować z NO. Dzięki temu duża część NO w spalinach będzie przetwarzana w NO2 przed wejściem spalin w płuczkę wieżową 52, to znaczy przed wejściem w kontakt z cieczą buforową spadającą kaskadowo poprzez strukturę wypełniającą płuczkę wieżową 52.
Gdy płuczką wieżowa 52 ma rozmiar dostosowany do odzyskiwania do 90% ciepła odpadowego ze spalin, ma ona wystarczającą przepustowość cieczy płuczącej, by wychwytywać łatwiej rozpuszczalne gazy (NO2, SO2) oraz substancje organiczne, szczególnie gdy paliwem jest gaz ziemny. Nie oczekuje się, by absorpcja zanieczyszczeń P4O10 przez płuczkę wieżową 52, hydroliza do kwasu fosforowego i neutralizacja za pomocą cyrkulującego roztworu buforowego w cieczy płuczącej wymagały znacznych odchyleń od normalnych zasad konstrukcyjnych i eksploatacyjnych konwencjonalnych mokrych płuczek wieżowych.
Najlepszą ochroną przed nadmierną emisją O3 i P4010 do atmosfery jest staranne dopasowanie wyrzucania P4 do zawartości NO. Ozon jest ciągle monitorowany przez czujnik ozonu 46 usytuowany przy wylocie 70 płuczki wieżowej 52. NO, O2, CO i NO2 są ciągle monitorowane tuż przed miejscem wyrzucania P4 za pomocą czujnika gazu 47. Sygnały z tych czujników są przesyłane do centralnego sterownika 82 przewodami elektrycznymi 46a i 47a. Centralny sterownik 82 z kolei uruchamia urządzenia modulujące (pompa dozująca 40, sprężarka powietrza) w systemie iniekcji P4 zgodnie z wybranymi stosunkami P4 do NO, zapisanymi w centralnym sterowniku 82.
Zawartość ozonu w wylocie 70 jest dobrym wskaźnikiem nadmiaru P4, a więc również nadmiaru P4O10 ponieważ żywotność O3 wzrasta dramatycznie, gdy jego stężenie i temperatura maleją (tabela). Zawartość P4O10 w wylocie 70 będzie mniejsza niż nadmiar P4OJ0 wynikający ze stechiometrii (4), ponieważ rozpuszczalność P4010 jest lepsza niż rozpuszczalność O3. Prędkość absorpcji P4O10 w cieczy płuczącej będzie zatem większa w porównaniu z O3.
Reakcja (5a) przedstawia hydrolizę ostatniego (inne są podobne) tlenku fosforu po jego absorpcji do fazy ciekłej.
P4O,o + 6H2O -4 4H3PO4 (5a)
Ponieważ ciecz płucząca będzie zawierała alkaliczny roztwór buforowy, znaczna część H3PO4 będzie w postaci H2PO4’. Wybrane ilości wapna przechowywanego w zbiorniku ob184 600 róbki chemicznej (nie pokazano) zostaną dodane w punkcie 48 do cieczy płuczącej w filtrze 92 do selektywnego wytrącenia H2PO4 w postaci bardzo nierozpuszczalnego fosforanu wapnia (5b).
2H2PO4 + 3Ca (OH)z -> Ca3(PO4)2 + 4H2O+ 2OHf (5b)
Fosforan wapnia można sprzedać np. producentowi nawozów, co pozwoli na dalsze odzyskanie kosztów eksploatacyjnych.
Zmiany i modyfikacje w szczegółowo opisanych rozwiązaniach mogą być przeprowadzane bez odchodzenia od zakresu wynalazku, który ma być ograniczony tylko przez zakres dołączonych zastrzeżeń patentowych.
Doprowadzenie wody
Fig.2
184 600
Fig.3
184 600
Fig 4
184 600
Fig.1
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.
Cena 4,00 zł.
Claims (14)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób zmniejszania zawartości NOX w spalinach przez powodowaną przez P4 przemianę NO w NO2 w mokrej płuczce, wieżowej, znamienny tym, że stałe P4 (14) grzeje się w kąpieli wodnej (18) do temperatury powyżej temperatury topnienia a poniżej 280°C oraz miesza się ciekłe P4 z wodą w atmosferze N2, a następnie powstałą emulsję (39) dysperguje się w mikrokropelki, przy czym te mikrokropelki wyrzuca się w strumień spalin w miejscu, gdzie temperatura spalin po iniekcji wynosi 180 - 280°C inicjując utlenianie P4 i NO w fazie pary, a następnie spaliny poddaje się mokremu przepłukiwaniu.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek P4/woda wynosi korzystnie 1/100.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mikrokropelki posiadają korzystnie średnicę nie większą niż 60 pm oraz profil rozpylania zmniejszający do minimum kontakt P4 z przewodem rurowym.
- 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że usuwanie NO2 ze spalin odbywa się za miejscem iniekcji, przy czym odległość miejsca iniekcji od płuczki wieżowej (52) jest co najmniej równa odległości przebywanej przez spaliny w czasie równym czasowi połowicznego rozpadu O3 przy temperaturze spalin w miejscu iniekcji.
- 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że odmierzona ilość emulsji (39) i stosunek P4wody ustawia się tak, że objętościowe natężenie przepływu O3 generowanego przez utlenianie fosforu w spalinach jest przynajmniej równe objętościowemu natężeniu przepływu NO w spalinach.
- 6. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że temperatura spalin po iniekcji emulsji (39) wynosi 200°C.
- 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciekły P4 korzystnie przepłukuje się roztworem kwaśnego dwuchromianu.
- 8. Urządzenie do zmniejszania zawartości NOX w spalinach w przewodzie spalin, znamienne tym, że składa się z zespołu (10) przygotowania i iniekcji fosforu złożonego ze stacji przechowywania (A) wyposażonej w zbiornik kąpieli wodnej (22) połączony poprzez rurowy przewód transportowy (27) ze zbiornikiem emulsyfikacji (34) stacji emulsyfikacji fosforu (B), która jest połączona poprzez pompę dozującą (40) z dyszą (41) rozpylającą ze stacją iniekcji emulsji fosforowej (C), która jest usytuowana w strumieniu spalin wewnątrz przewodu spalin (51) płuczki wieżowej (52) z zespołu (50) płukania spalin i odzyskiwania ciepła odpadowego, przy czym płuczka wieżowa (52) połączona jest z obwodem (54) kondycjonowania cieczy płuczącej i odzyskiwania ciepła oraz z centralnym sterownikiem (82).
- 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że stację przechowywania (A) stanowi pompa wyporowa (28) połączona przez zawór trójdrogowy (30) z beczką (12) zawierającą stały fosfor, która umieszczona jest w zbiorniku (22) kąpieli wodnej (18), przy czym beczka (12) połączona jest pionową rurą (29), zaworem czterodrogowym (26) oraz rurowym przewodem transportowym (27) ze szczelnie zamkniętym zbiornikiem emulsji (34) ze stacji emulsyfikacji fosforu (B), zaś zbiornik emulsji (34) zawiera mieszadło (38), na którym osadzona jest usztywniająca łopatka (37) do mieszania ciekłego fosforu z wodą, przy czym zbiornik emulsji (34) połączony jest ze stacją iniekcji emulsji fosforowej (C), która zawiera pompę dozującą (40) połączoną z dyszą rozpylającą (41) usytuowaną w strumieniu spalin wewnątrz przewodu spalin (51), przy czym pompa dozująca (40) połączona jest poprzez przewód (40a) z centralnym sterownikiem (82).
- 11. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że pomiędzy zbiornikiem emulsji (34) a zbiornikiem azotu (43) znajduje się zawór modulujący (49).
- 12. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że zespół (50) płukania spalin i odzyskiwania ciepła odpadowego składa się z płuczki wieżowej (52) i obwodu (54) kondy184 600 cjonowania cieczy płuczącej i odzyskiwania ciepła, przy czym obwód (54) kondycjonowania cieczy płuczącej i odzyskiwania ciepła połączony jest ze zbiornikiem magazynowym (98) poprzez pompę dozującą (84), która jest elektrycznie dołączona do centralnego sterownika (82) przewodem (84a), zaś zbiornik magazynowy (98) wyposażony jest w urządzenie mieszające (100), przy czym w obwodzie (54) kondycjonowania cieczy płuczącej i odzyskiwania ciepła znajduje się obwód bocznikowy (102) cieczy płuczącej, do którego dołączony jest filtr (92) oraz wymiennik ciepła (64).
- 13. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że nad komorą obróbki spalin (60) płuczki wieżowej (52) usytuowany jest zespół rozpylania (58) do wprowadzania cieczy płuczącej w strumień spalin w komorze obróbki (60), powyżej którego umieszczony jest wylot (70), zaś pomiędzy komorą obróbki spalin (60) oraz miską (62) do zbierania zużytej cieczy płuczącej usytuowany jest otwór wlotowy spalin (72) do wprowadzania strumienia spalin w komorę obróbki spalin (60), przy czym miska (62) umieszczona jest przy podstawie płuczki wieżowej (52), która jest połączona z wymiennikiem ciepła (64).
- 14. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że przy wylocie (70) płuczki wieżowej (52) umieszczony jest czujnik ciśnienia (74), czujnik temperatury (76) oraz czujnik pH (78), które są połączone elektrycznie przyporządkowanymi przewodami (74a, 76a, 78a) z centralnym sterownikiem (82), który jest połączony z dmuchawą wyciągową (68), pompą cyrkulacyjną (81) i pompą dozującą (84) poprzez przyporządkowane przewody (68a, 81a, 84a).
- 15. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że w stacji iniekcji emulsji fosforowej (C) usytuowany jest czujnik gazu (47), czujnik temperatury (45) oraz czujnik natężenia przepływu (44), przy czym czujnik gazu (47) połączony jest przyporządkowanym przewodem (47a) z centralnym sterownikiem (82).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US45267195A | 1995-05-30 | 1995-05-30 | |
| PCT/CA1996/000344 WO1996038218A1 (en) | 1995-05-30 | 1996-05-29 | Flue gas scrubbing and waste heat recovery system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL323732A1 PL323732A1 (en) | 1998-04-14 |
| PL184600B1 true PL184600B1 (pl) | 2002-11-29 |
Family
ID=23797428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL96323732A PL184600B1 (pl) | 1995-05-30 | 1996-05-29 | Sposób zmniejszania zawartości tlenków azotu w spalinach i urządzenie do zmniejszania zawartości tlenków azotu w spalinach |
Country Status (27)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6063348A (pl) |
| EP (1) | EP0828550B1 (pl) |
| JP (1) | JPH11511061A (pl) |
| KR (1) | KR100419314B1 (pl) |
| CN (1) | CN1089623C (pl) |
| AT (1) | ATE190239T1 (pl) |
| AU (1) | AU697034B2 (pl) |
| BR (1) | BR9608899A (pl) |
| CA (1) | CA2220456A1 (pl) |
| CZ (1) | CZ290490B6 (pl) |
| DE (1) | DE69606998T2 (pl) |
| DK (1) | DK0828550T3 (pl) |
| EA (1) | EA000374B1 (pl) |
| ES (1) | ES2146002T3 (pl) |
| FI (1) | FI974330A (pl) |
| GR (1) | GR3033623T3 (pl) |
| HU (1) | HU222552B1 (pl) |
| MX (1) | MX9709253A (pl) |
| NO (1) | NO316929B1 (pl) |
| NZ (1) | NZ308045A (pl) |
| PL (1) | PL184600B1 (pl) |
| PT (1) | PT828550E (pl) |
| RO (1) | RO118697B1 (pl) |
| SK (1) | SK282302B6 (pl) |
| TR (1) | TR199701478T1 (pl) |
| UA (1) | UA61885C2 (pl) |
| WO (1) | WO1996038218A1 (pl) |
Families Citing this family (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11324652A (ja) * | 1998-04-09 | 1999-11-26 | Fev Motorentechnik Gmbh & Co Kg | 自動車の有害物質の放出を低減する方法 |
| US6490984B1 (en) * | 1998-12-28 | 2002-12-10 | Miyoshi Yushi Kabushiki Kaisha | Method of making flue gas harmless |
| US6523811B1 (en) * | 1999-01-18 | 2003-02-25 | Takuma Co., Ltd. | Method and device for temperature reduction of exhaust gas by making use of thermal water |
| DE69942997D1 (de) * | 1999-01-18 | 2011-01-13 | Takuma Kk | Verfahren zur Reduzierung der Abgastemperatur mittels Warmwasser |
| DE19939951C2 (de) * | 1999-08-23 | 2002-10-24 | Sgl Acotec Gmbh | Verfahren für einen Brenner und eine entsprechende Vorrichtung |
| US6773683B2 (en) * | 2001-01-08 | 2004-08-10 | Uvtech Systems, Inc. | Photocatalytic reactor system for treating flue effluents |
| US20090215375A1 (en) * | 2003-03-06 | 2009-08-27 | Greenvex | Fan Assemblies, Mechanical Draft Systems and Methods |
| US20070209653A1 (en) * | 2003-03-06 | 2007-09-13 | Exhausto, Inc. | Pressure Controller for a Mechanical Draft System |
| CA2528789C (en) * | 2003-07-09 | 2009-12-22 | Belco Technologies Corporation | Wet scrubbing apparatus and method for controlling nox emissions |
| US20070072138A1 (en) * | 2005-09-23 | 2007-03-29 | Exhausto, Inc. | Atmosphere-control-system design programs and methods |
| CN100354022C (zh) * | 2005-10-14 | 2007-12-12 | 浙江大学 | 锅炉烟气臭氧氧化脱硝方法 |
| FI20065330L (fi) | 2006-05-16 | 2007-11-17 | Kvaerner Power Oy | Menetelmä ja laitteisto laivamoottorin rikkidioksidipäästöjen vähentämiseksi |
| FI124679B (fi) | 2006-10-13 | 2014-12-15 | Fortum Oyj | Menetelmä ja sovitelma kattilan polton valvomiseksi |
| US7955419B2 (en) * | 2007-07-25 | 2011-06-07 | Casella Waste Systems, Inc. | System and method for treating landfill gas using landfill leachate |
| US8809037B2 (en) | 2008-10-24 | 2014-08-19 | Bioprocessh20 Llc | Systems, apparatuses and methods for treating wastewater |
| GB0902234D0 (en) * | 2009-02-11 | 2009-03-25 | Edwards Ltd | Method of treating an exhaust gas stream |
| IT1392986B1 (it) * | 2009-02-23 | 2012-04-02 | Eberle | Dispositivo per il recupero energetico. |
| IT1395291B1 (it) * | 2009-02-23 | 2012-09-05 | Mazzega | Impianto per il recupero energetico. |
| JP4838870B2 (ja) * | 2009-04-28 | 2011-12-14 | 三菱重工業株式会社 | 伝熱管監視装置 |
| US9308496B2 (en) * | 2010-04-23 | 2016-04-12 | General Electric Company | System and method for controlling and reducing NOx emissions |
| US8795620B2 (en) | 2011-02-15 | 2014-08-05 | Ati Properties, Inc. | Systems and methods for recovering nitric acid from pickling solutions |
| US8784762B2 (en) | 2011-02-15 | 2014-07-22 | Ati Properties, Inc. | Treatment of NOx-containing gas streams |
| US8728221B2 (en) * | 2011-09-18 | 2014-05-20 | Donald F. Laffler | Modified wet scrubber for removal of airborne toner |
| CN102343201A (zh) * | 2011-10-11 | 2012-02-08 | 南京大学 | 一种利用烟道气余热脱除其酸性气体的工艺 |
| US9981241B2 (en) | 2012-01-09 | 2018-05-29 | Alloys Cleaning, Inc. | Removal of atmospheric pollutants from gas, related apparatuses, processes and uses thereof |
| AU2013267986B2 (en) | 2012-01-09 | 2017-10-12 | Larry Kent Barnthouse | Removal of atmospheric pollutants from gas, related apparatus, processes and uses thereof |
| CN102755822A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-10-31 | 上海市张江高科技园区新能源技术有限公司 | 烟气循环流化床同时脱硫脱氮系统 |
| CN104056514A (zh) * | 2013-03-23 | 2014-09-24 | 吕荣才 | 污染气体、颗粒物收集及利用系统 |
| CN105056868A (zh) * | 2015-08-10 | 2015-11-18 | 宜兴福鼎环保工程有限公司 | 一种高效sncr脱硝装置 |
| CN105148699B (zh) * | 2015-09-02 | 2018-01-12 | 北京国电龙源环保工程有限公司 | 一种单塔氧化脱硫脱硝装置及其脱硫脱硝方法 |
| US11485649B2 (en) * | 2015-09-03 | 2022-11-01 | Questor Technology Inc. | System for reducing produced water disposal volumes utilizing waste heat |
| US10065151B2 (en) * | 2015-12-21 | 2018-09-04 | Linde Aktiengesellschaft | Methods for removing contaminants from gas streams |
| CN106244175B (zh) * | 2016-08-19 | 2019-02-19 | 肖爱国 | 烟气高温碳还原脱硝和热能回收装置 |
| CN106955565A (zh) * | 2017-03-20 | 2017-07-18 | 中信戴卡股份有限公司 | 一种用于处理盐雾机废气的装置 |
| JP2018171583A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 無排水化排ガス処理システム及び無排水化排ガス処理方法 |
| CN108744930B (zh) * | 2018-06-13 | 2021-10-26 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于喷射器的高效回收燃气锅炉烟气余热的系统 |
| CN110038394A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-07-23 | 苏治汇 | 气体净化装置 |
| CN109675426A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-04-26 | 昆明理工大学 | 一种利用磷矿粉和泥磷对烟气脱硫脱硝并副产硝酸磷肥的系统及方法 |
| CN110975923A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-04-10 | 太原理工大学 | 一种用于催化氧化no和so2的复合液相催化氧化剂的制备方法 |
| CN111603923A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-09-01 | 朱文艳 | 一种高浓度氮氧化物三级尾气净化塔 |
| CN115193178B (zh) * | 2022-06-29 | 2023-07-04 | 成都易态科技有限公司 | 烟气过滤除尘装置及黄磷烟气净化系统 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3033653A (en) * | 1960-06-27 | 1962-05-08 | American Agricultural Chem Co | Preparation of carbon-free phosphorus |
| US4178357A (en) * | 1977-11-28 | 1979-12-11 | Stoddard Xerxes T | Stripping sulphur compounds from stack and other discharge gases and the commercial products derived therefrom |
| DE2915795A1 (de) * | 1979-04-19 | 1980-10-23 | Helmut Dipl Chem Ulrich | Heizungsanlage |
| DE3238424A1 (de) * | 1982-10-16 | 1984-04-19 | Hoechst Ag, 6230 Frankfurt | Verfahren zur entfernung von stickstoffmonoxid aus abgasen |
| US5023064A (en) * | 1987-03-02 | 1991-06-11 | Turbotak Inc. | Method for removing sulfur oxide |
| US5164167A (en) * | 1988-10-24 | 1992-11-17 | Regents Of The University Of California | Process for the removal of acid forming gases from exhaust gases |
| US5348715A (en) * | 1988-10-24 | 1994-09-20 | The Regents Of The University Of California | Processes to remove acid forming gases from exhaust gases |
| US5284636A (en) * | 1992-03-25 | 1994-02-08 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method of stabilizing heavy metals in ash residues from combustion devices by addition of elemental phosphorus |
-
1996
- 1996-05-29 AT AT96914032T patent/ATE190239T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-05-29 TR TR97/01478T patent/TR199701478T1/xx unknown
- 1996-05-29 PL PL96323732A patent/PL184600B1/pl not_active IP Right Cessation
- 1996-05-29 CA CA002220456A patent/CA2220456A1/en not_active Abandoned
- 1996-05-29 RO RO97-02199A patent/RO118697B1/ro unknown
- 1996-05-29 DE DE69606998T patent/DE69606998T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-05-29 NZ NZ308045A patent/NZ308045A/xx unknown
- 1996-05-29 BR BR9608899-0A patent/BR9608899A/pt not_active IP Right Cessation
- 1996-05-29 CN CN96195619A patent/CN1089623C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1996-05-29 CZ CZ19973774A patent/CZ290490B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1996-05-29 WO PCT/CA1996/000344 patent/WO1996038218A1/en active IP Right Grant
- 1996-05-29 AU AU57573/96A patent/AU697034B2/en not_active Ceased
- 1996-05-29 EA EA199700345A patent/EA000374B1/ru not_active IP Right Cessation
- 1996-05-29 HU HU9900070A patent/HU222552B1/hu not_active IP Right Cessation
- 1996-05-29 EP EP96914032A patent/EP0828550B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-05-29 PT PT96914032T patent/PT828550E/pt unknown
- 1996-05-29 JP JP8536052A patent/JPH11511061A/ja not_active Ceased
- 1996-05-29 ES ES96914032T patent/ES2146002T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-05-29 KR KR1019970708594A patent/KR100419314B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-05-29 DK DK96914032T patent/DK0828550T3/da active
- 1996-05-29 SK SK1617-97A patent/SK282302B6/sk unknown
- 1996-05-29 UA UA97115681A patent/UA61885C2/uk unknown
-
1997
- 1997-04-16 US US08/842,639 patent/US6063348A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-11-26 FI FI974330A patent/FI974330A/fi unknown
- 1997-11-28 NO NO19975506A patent/NO316929B1/no unknown
- 1997-11-28 MX MX9709253A patent/MX9709253A/es not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-06-07 GR GR20000401309T patent/GR3033623T3/el not_active IP Right Cessation
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL184600B1 (pl) | Sposób zmniejszania zawartości tlenków azotu w spalinach i urządzenie do zmniejszania zawartości tlenków azotu w spalinach | |
| US9926215B2 (en) | Compact wastewater concentrator and pollutant scrubber | |
| CA2077121C (en) | Process for removing nox and sox from exhaust gas | |
| CA2300489C (en) | Process for removing nox and sox from exhaust gas | |
| CN104043325B (zh) | 一种臭氧活化过硫酸盐的烟气净化方法和装置 | |
| AU2015203696B2 (en) | Compact wastewater concentrator and pollutant scrubber | |
| PT583878E (pt) | Utilizacao da energia dos gases de combustao para vaporizar um agente redutor aquoso para a reducao de nox em gases de combustao | |
| KR20170124106A (ko) | 폐수를 증발시키고 산성 가스 배출을 감소시키기 위한 장치 및 방법 | |
| JP2002543957A (ja) | 半導体製造排ガスの酸化処理のために実用性を持っている排ガス流処理システム | |
| WO2009043108A1 (en) | Removal of pollutants from a gas flow | |
| CN207324466U (zh) | 一种燃煤热电厂超低排放脱硝系统 | |
| CN100553745C (zh) | 逆流式海水脱硫吸收塔 | |
| CN108261905A (zh) | 一种脱硫脱硝一体化装置及方法 | |
| CN110787609A (zh) | 一种用于罐式炉的烟气脱硝装置及其脱硝方法 | |
| CN202511310U (zh) | 燃气锅炉及燃气、燃油设备的烟气喷淋净化热回收系统 | |
| HUT59030A (en) | Method and apparatus for eliminating air contamination | |
| CN109126441A (zh) | 一种智能烟气脱硝设备 | |
| CN206935086U (zh) | 一种高效的臭氧氧化脱硝装置 | |
| CN206613372U (zh) | 一种用于生活垃圾焚烧炉的sncr烟气脱硝系统 | |
| CN212188533U (zh) | 一种用于罐式炉的烟气脱硝装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20060529 |