PL185143B1 - Instalacja mokra do odsiarczania gazów spalinowych - Google Patents

Abstract

1 . Instalacja mokra do odsiarczania gazów spalinowych zawie- rajaca wieze absorpcyjna z kanalem przeplywowym gazów spalino- wych usytuowanych w kierunku róznym od pionowego i skladajacym sie z kanalu wlotowego i kanalu wylotowego z umieszczonym w nim odwadniaczem do usuwania rozproszonej mgly, oraz z dolaczonym pomiedzy kanalem wlotowym i wylotowym zbiornikiem cyrkulacy- jnym do magazynowania cieczy chlonnej i do utleniania tlenków siarki znajdujacych sie w cieczy chlonnej, a takze zawierajaca uklad cyrkulacji laczacy zbiornik cyrkulacyjny ze strefa rozpylania w ka- nale wlotowym, zawierajaca dysze rozpylajace, przy czym pole po- wierzchni przekroju poprzecznego w tylnej czesci kanalu wlotowego prostopadle do przeplywu gazu jest mniejsze niz pole powierzchni przekroju poprzecznego poprowadzonego prostopadle do przeplywu gazów, kanalu przeplywowego na odcinku pomiedzy kanalem wlo- towym i wylotowym i ponad zbiornikiem cyrkulacyjnym, zas wieza absorpcyjna z kanalami, wlotowym i wylotowym, stanowi integral- ny zespól ze zbiornikiem cyrkulacyjnym i jest konstrukcja samo- nosna wsparta na zbiorniku cyrkulacyjnym, znamienna tym, ze co najmniej w najbardziej przednim stopniu rozpylajacym w strefie rozpylania w kanale wlotowym (3) znajduja sie dysze rozpylajace (6) rur rozpylajacych (4a), z wylotem w kierunku zgodnym z przeplywem gazów spalinowych, oraz co najmniej w najbardziej tylnym stopniu rozpylajacym znajduja sie dysze rozpylajac (6) rur rozpylajacych (6b), z wylotem w kierunku przeciwnym do kierunku przeplywu gazów spalinowych. FIG. 4 PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych, a zwłaszcza instalacji, w której kierunek przepływu gazów spalinowych nie jest pionowy (określanej dalej jako pozioma instalacja do odsiarczania gazów spalinowych).

Znana jest tak zwana wapienno-gipsowa mokra instalacja do odsiarczania gazów spalinowych, w której znajdujące się w gazach spalinowych tlenki siarki (określane dalej jako związki SO_X lub SO2) są wchłaniane przez absorbent w postaci związków wapnia, takich jak kamień wapienny lub wapno, po czym powstały w wyniku reakcji siarczyn wapniajest przetwarzany na trwały gips odzyskiwany następniejako produkt uboczny. Reakcja odsiarczania w procesie przemiany kamienia wapiennego w gips przebiega według następującego schematu :

CaCO₃ + SO2 + 2H2O + 1/2 O2 —> CaSOą · 2H2O + CO2

W tradycyjnej pokazanej na rysunku jako pos., instalacji do odsiarczania gazów spalinowych, w której pochłaniaczemjest kamień wapienny, a produktem ubocznym gips użytkowy, gaz spalinowy 101 jest doprowadzany do wieży absorpcyjnej 102, wktórej styka się z zawiesinącyrkulującąw strefie rozpylania 103, w wyniku czego schładza się, jest odpylany i odsiarczany. Następnie gaz płynie do odwadniacza 104, gdzie usuwana jest z niego mgła wodna, po czym wylatuje na zewnątrz wieży absorpcyjnej 102.

Z kolei ciecz chłonna, którąjest zawiesina kamienia wapiennego 117, jest doprowadzana za pomocąpompy 110 do zbiornika obiegowego 105, a następnie pompowana pompą obiegową 108 do licznych dysz rozpylających, które rozpylająjąw strefie rozpylania 103 w wieży absorpcyjnej 102, gdzie styka się z gazami spalinowymi 101 i wchłania znajduj ące się w nich tlenki siarki. Powstała w ten sposób zawiesinajest zawracana do zbiornika cyrkulacyjnego 105 i ponownie używana. Po wchłonięciu SOx zawiesina 117 jest pompowana pompą 109 do zagęszczacza 112, gdzie jest zagęszczana, a następnie pompowana do zbiornika 113 z zawiesiną gipsu. Na końcu zawiesina jest odwadniana w separatorze odśrodkowym 115, z którego odzyskuje się gips w postaci proszku. Sklarowana ciecz 118, odzyskana w zagęszczaczu 112 i separatorze odśrodkowym 115, jest

185 143 ponownie zawracana do obiegu i używana do rozcieńczania wody płuczkowej i zawiesiny kamienia wapiennego w układzie.

Stosowana dotychczas technika odsiarczania ma jednak pewną wadę, a mianowicie wtryskiwana płynna zawiesina 117 styka się z gazami spalinowymi płynącymi w wieży 102 lub w strefie rozpylania 103 w kierunku pionowym, a tym samym warunkiem zwiększenia czasu ich styczności ze sobąjest zwiększanie wysokości wieży absorpcyjnej 102, co powoduje zwiększenie wymiarów; i stopnia komplikacji konstrukcji instalacji, na przykład ze względu na konieczność zwiększenia długości wlotowych i wylotowych przewodów powietrznych. Kolejną wadą jest konieczność zwiększania wydajności pompy obiegowej 108 w miarę wzrostu wysokości wieży absorpcyjnej 102, co z kolei zwiększa zużycie energii. W miarę komplikacji konstrukcji przewodów rośnie również nierównomierność przepływu gazów w wieży absorpcyjnej 102, a tym samym zmniejsza się sprawność odsiarczania.

W związku z powyższym zaproponowano instalację ze zbiornikiem cyrkulacyjnym absorbentu połączonym z poziomą wieżą absorpcyjną, w której ciecz absorpcyjna jest wtryskiwana poziomo, znane urządzenia tego typu nie sąjednak szczególnie zalecane ze względu na utrudnione swobodne opadanie mgły wodnej i zmiany poziomu cieczy na dnie wieży absorpcyjnej w wyniku zmian ilości wtryskiwanej cieczy i ilości gazów spalinowych, co wpływa na przepływ gazów. Ponadto instalacje tego typu są zazwyczaj skonstruowane w taki sposób, że wieża absorpcyjna i zbiornik cyrkulacyjny są urządzeniami oddzielnymi, co wymaga zwiększenia wysokości wieży.

Z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr P-221478 znany jest sposób i urządzenie do oczyszczania gazów z zanieczyszczeń smolistych, w którym do usuwania pyłów z gazu stosuje się wodę rozpylaną z kolektora zasilającego za pomocą dysz i po utworzeniu emulsji zanieczyszczeń smolistych z wodą, usuwa się je z niej na drodze mechanicznej, albo grawitacyjnie wprost do kolektora zbiorczego albo porwane przez gazy po zderzeniu z zestawem kaset płytowych z perforacją i wytrąceniu z gazów spływają one grawitacyjnie do kolektora zbiorczego.

Z kolei w opisie polskiego wzoru użytkowego Ru 32 426 ujawniono układ dysz zraszających w systemach odpylenia, w którym dysze zraszające zainstalowane są na kolektorach rozdzielczych parami, otworami wylotowymi naprzeciw siebie i mająpokrywające się osie, przy czym co druga sekcja zraszająca posiada przesunięte względem sekcji sąsiednich dysze zraszające o połowę odległości pomiędzy nimi.

Zastosowanie płuczki z dyszami zraszającymi usytuowanymi parami, otworami wylotowymi naprzeciw siebie pozwala na uzyskanie równocześnie współprądowego i przeciwprądowego lub prostopadłego dwukierunkowego natrysku cieczy.

W związku z powyższym, celem wynalazku jest uzyskanie prostej konstrukcyjnie mokrej instalacji do odsiarczania gazów spalinowych, w której wieża absorpcyjna jest niska.

Następnym celem niniejszego wynalazku jest uzyskanie samonośnej mokrej instalacji do odsiarczania gazów spalinowych o zmniejszonym zużyciu energii.

Kolejnym celem niniejszego wynalazku jest uzyskanie ekonomicznej instalacji odsiarczającej o wysokiej sprawności odsiarczania.

Jeszcze innym celem niniej szego wynalazkujest uzyskanie niezawodnej mokrej instalacj i do odsiarczania gazów spalinowych ze zwartąwieżą absorpcyjną, ale pomimo to o zmniejszonej emisji mgły wodnej.

Następnym celem niniejszego wynalazku jest uzyskanie mokrej instalacji do odsiarczania gazów spalinowych, w której wyeliminowano nierównomiemość przepływu gazów spalinowych, i w której trwale osadzono rury rozpylające.

Następnym celem niniejszego wynalazku jest uzyskanie mokrej instalacji do odsiarczania gazów spalinowych cechującej się, dzięki kontroli jakości cieczy chłonnej rozpylanej do gazu wylotowego, zwiększoną sprawnością działania, oraz nie gorsząjakościąpowstającego gipsu i większą sprawnością odsiarczania.

Jeszcze innym celem niniejszego wynalazku jest zmniejszenie strat ciśnienia w wieży absorpcyjnej poprzez sprawne usuwanie rozpylonej mgły oraz większą zwartość konstrukcyjną

185 143 wieży absorpcyjnej w celu uzyskania większej sprawności odsiarczania z równoczesnym zmniejszeniem kosztów urządzeń i eksploatacji.

Instalacja mokra do odsiarczania gazów spalinowych zawierająca wieżę absorpcyjną z kanałem przepływowym gazów spalinowych usytuowanych w kierunku różnym od pionowego i składającym się z kanału wlotowego i kanału wylotowego z umieszczonym w nim odwadniaczem do usuwania rozproszonej mgły, oraz z dołączonym pomiędzy kanałem wlotowym i wylotowym zbiornikiem cyrkulacyjnym do magazynowania cieczy chłonnej i do utleniania tlenków siarki znajdujących się w cieczy chłonnej, a także zawierającą układ cyrkulacji łączący zbiornik cyrkulacyjny ze strefą rozpylania w kanale wlotowym, zawierającą dysze rozpylające, przy czym pole powierzchni przekroju poprzecznego w tylnej części kanału wlotowego prostopadłe do przepływu gazu jest mniejsze niż pole powierzchni przekroju poprzecznego poprowadzonego prostopadle do przepływał gazów, kanału przepływowego na odcinku pomiędzy kanałem wlotowym i wylotowym i ponad zbiornikiem cyrkulacyjnym, zaś wieża absorpcyjna z kanałami, wlotowym i wylotowym, stanowi integralny zespół ze zbiornikiem cyrkulacyjnym i jest konstrukcją samonośną wsparta na zbiorniku cyrkulacyjnym, charakteryzuje się według wynalazku tym, że co najmniej w najbardziej przednim stopniu rozpylającym w strefie rozpylania w kanale wlotowym znajdująsię dysze rozpylające rur rozpylających, z wylotem w kierunku zgodnym z przepływem gazów spalinowych, oraz co najmniej w najbardziej tylnym stopniu rozpylającym znajdują się dysze rozpylające rur rozpylających, z wylotem w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu gazów spalinowych.

Korzystnie skośna część dna kanału wlotowego zawiera urządzenie odzyskujące rozpyloną ciecz chłonnąi odprowadzającejądo zbiornika cyrkulacyjnego, korzystnie rowek lub rynnę przelewową.

Korzystnie urządzenie odzyskujące i odprowadzające rozpyloną ciecz chłonną .korzystnie rynna przelewowa lub rowek, jest przesunięte ze środka dna ku ścianie wieży absorpcyjnej.

Korzystnie zawiera elementy, korzystnie rury do doprowadzania powietrza do zebranej cieczy chłonnej przy skośnej części dna kanału wlotowego lub do części zbiornika cyrkulacyjnego w pobliżu powierzchni cieczy, w miejscu silnej turbulencji.

Korzystnie pole powierzchni przekroju poprzecznego kanału wlotowego, poprowadzone prostopadle do przepływu gazów, stopniowo rośnie w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów.

Korzystnie pole powierzchni przekroju poprzecznego, poprowadzonego prostopadle do przepływu gazu, kanału wlotowego z dyszami rozpylającymi rur rozpylających rozmieszczonymi w wielu stopniach w kierunku przepływu gazu stopniowo rośnie w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazu.

Korzystnie instalacja zawiera rury rozpylające rozmieszczone w kilku stopniach w kierunku przepływał gazów w kanale wlotowym, przy czym najniższy, dolny stopień dysz rozpylających na rurach rozpylających leży w zasadzie w tej samej płaszczyźnie poziomej.

Korzystnie instalacja zawiera rury rozpylające w kanale wlotowym oraz elementy oporowe, korzystnie płytę zderzeniową lub przegrodę względnie porowatą płytę, umieszczone w kierunku przepływu gazów w kanale przepływowym gazów w miejscu leżącym pomiędzy rurami rozpylającymi a odwadniaczem.

Korzystnie dysze rozpylające są umieszczone na powierzchni ściany kanału wlotowego oraz na części powierzchni ściany znajdującej się w obszarze, wolnym od rozpylanych kropelek, są umieszczone elementy zapobiegające swobodnemu przepływowi gazów, korzystnie płyty.

Korzystnie instalacja zawiera zamontowane na górnej ścianie zbiornika cyrkulacyjnego dysze rozpylające ciecz chłonną w kierunku powierzchni cieczy w zbiorniku cyrkulacyjnym.

Korzystnie instalacja zawiera rury rozpylające rozmieszczone w kanale wlotowym składające się z rur usytuowanych w strefie rozpylania w kanale wlotowym, które są osadzone swoimi przeciwległymi końcami w ścianach bocznych kanału wlotowego i przechodzą poziomo przez kanał przepływowy gazów w kanale wlotowym.

185 143

Korzystnie średnica wewnętrzna każdej z rur rozpylających jest w centralnej części kanału wlotowego mniejsza niż w innych miejscach, oraz rury rozpylające są zaopatrzone w centralnej części kanału wlotowego we wsporniki.

Korzystnie instalacja zawiera przeszkody zmieniające przepływ gazu, korzystnie płytę ewentualnie przegrodę, umieszczone na powierzchni górnej ściany zbiornika cyrkulacyjnego pomiędzy kanałem wlotowym a wylotowym.

Korzystnie instalacja zawiera elementy do odprowadzania cieczy chłonnej ze zbiornika cyrkulacyjnego i neutralizacji oraz elementy do ponownego doprowadzania zobojętnionej cieczy do strefy rozpylania cieczy chłonnej w kanale wlotowym.

Korzystnie na każdej rurze rozpylającej znajdują się dysze rozpylające zamontowane na poziomie niższym od rury.

Korzystnie wylot dysz rozpylających osadzonych na rurach rozpylających w sąsiedztwie ściany kanału wlotowegojest skierowany przeciwnie do powierzchni ściany kanału wlotowego.

Wyróżniającą cechą instalacji do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku jest taka konstrukcja wieży absorpcyjnej, że biegnące w niej kanały przechodzą przez górną część zbiornika cyrkulacyjnego, tj. wieża ma konstrukcję integralną, w której górna część zbiornika cyrkulacyjnego stanowi część kanału wieży, wskutek czego wieża absorpcyjna jest konstrukcją samonośną, a ponadto nieskomplikowaną, co znacznie zwiększa jej wytrzymałość i eliminuje konieczność stosowania elementów do podpierania części kanału wieży.

W instalacji do odsiarczania gazów spalinowych o konstrukcji tego typu istotne jest uzyskanie sprawności odsiarczania gazów spalinowych co najmniej równej sprawności znanych dotychczas instalacji odsiarczających z pionowymi kanałami w wieży absorpcyjnej. Wydaje się, że najprostszym sposobem usunięcia wady dotychczasowych instalacji odsiarczających z pionowymi wieżami absorpcyjnymi, a mianowicie konieczności zwiększania ich wysokości,jest skonstruowanie poziomej wieży absorpcyjnej, w której kierunek przepływu gazu można ograniczyć do poziomego, a ciecz chłonna jest rozpylana ku strumieniowi gazu, co umożliwia zmniejszenie wysokości wieży.

Jeżeli jednak ciecz chłonna jest rozpylana w kierunku poziomym, to przy stosunkowo małej prędkości gazów spalinowych zmniejsza się skuteczność mieszania gazu z cieczą, co jest skutkiem spadania rozpylonych kropelek pod działaniem grawitacji, natomiast przy stosunkowo dużych prędkościach gazów spalinowych rośnie ilość rozpylonych kropelek cieczy porywanych przez gaz, co, oprócz korozji i zużycia dalszych części urządzenia, powoduje również zwiększenie zużycia energii w związku ze stratami cieczy chłonnej, oraz, w najgorszym przypadku, awarię. Poziome, jak również różne od pionowego prowadzenie gazów spalinowych w wieży absorpcyjnej w taki sposób, żeby mieszały się one z kropelkami rozpylonej cieczy, jest trudne.

Na podstawie przedstawionych dalej wyników analiz wynalazcy uznali, że istnieje jednak możliwość uzyskania wysokiej sprawności odsiarczania i rozpylania nawet w wieży absorpcyjnej o takiej konstrukcji, w której gaz nie płynie pionowo w danych warunkach.

Zagadnienie to przedstawiono w dalszym opisie.

Czas styczności gazów spalinowych z rozpyloną cieczą chłonną można przedłużyć umożliwiając gazom spalinowym przepływ w kierunku co najmniej różnym od pionowego, a korzystnie w kierunku poziomym, a ponadto maksymalnie zwiększając poziomą długość drogi ruchu gazów. Tym samym istnieje możliwość zmniejszenia wysokości wieży absorpcyjnej, co upraszcza działanie kanału przepływowego i zmniejsza nierównomiemość przepływu gazu.

W przednim stopniu zespołu rozpylającego rozpyla się ciecz chłonnąw kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów spalinowych (w kierunku równoległym) wytwarzając efekt zasysania (eżektorowy), a tym samym porządkując przepływ gazów spalinowych. Zakładając nawet, że ciecz chłonna jest rozpylana przed przepływem gazów spalinowych, to i tak nie jest rozpylana do kanału wylotowego w instalacji, a tym samym nie trzeba stosować specjalnych zabezpieczeń przed korozją.

W tylnym stopniu zespołu rozpylającego ciecz chłonna jest rozpylana w kierunku przeciwnym (przeciwprądowym) do kierunku przepływu gazów spalinowych i miesza się z tlenkami

18:5 143 siarki lub pyłem w gazach spalinowych przy stosunkowo dużej prędkości względnej. Dzięki takiemu rozwiązaniu uzyskuje się nie tylko wysoką sprawność, ale również zbiera się mgłę wodną porwaną przez gazy spalinowe z przedniego stopnia i rozpyloną, co zmniejsza jej ilość rozpraszaną ku dołowi. W celu zmniejszenia odchylenia kierunku rozpylania w wyniku spiętrzania stopni rozpylających w układzie schodkowym, korzystnie, rury rozpylające są rozmieszczone poprzecznie (tj. poziomo). Wieża absorpcyjna i zbiornik cyrkulacyjny umożliwiający swobodne spadanie rozpylonych kropelek stanowią konstrukcję integralną i są zaprojektowane w taki sposób, że można przedłużyć czas styczności kropelek rozpylonej cieczy chłonnej z gazami spalinowymi. Dno wieży absorpcyjnej jest skośne, dzięki czemu cząstki stałe znajdujące się w cieczy chłonnej nie gromadzą się na nim i mogą spływać do zbiornika cyrkulacyjnego.

W opisanej powyżej instalacji, na skośnej części dna kanału wlotowego korzystnie można umieścić urządzenie do odzyskiwania rozpylonej cieczy chłonnej i kierowania jej do zbiornika cyrkulacyjnego. Urządzenie do odzyskiwania rozpylonej cieczy chłonnej i kierowania jej do zbiornika cyrkulacyjnego może być przystosowane konstrukcyjnie do kierowania odzyskanej cieczy w taki sposób, że spływa ona stycznie do poziomej części ścianki zewnętrznej zbiornika cyrkulacyjnego, a dokładniej, może to być przelew lub rowek na lub w skośnej części dna kanału wlotowego.

Stosowane dotychczas pionowe wieże absorpcyjne musiały być zaopatrzone w liczne mieszadła do równomiernego rozprowadzania powietrza utleniającego w zbiorniku cyrkulacyjnym, co wymagało zużycia pewnej części energii na mieszanie. Natomiast w instalacji według niniejszego wynalazku, zwłaszcza w przypadku poziomej instalacji do odsiarczania gazów spalinowych ze skośnym dnem kanału wlotowego, rozpylona ciecz chłonna jest odzyskiwana w, lub na, skośnej części dna kanału wlotowego, gdzie jest zbierana przez urządzenie odzyskujące/odprowadzające (tj. przez przelew lub rowek) a następnie spada do zbiornika cyrkulacyjnego.

Dzięki umieszczeniu przelewu lub rowka na, lub w, skośnej części dna kanału wlotowego w miejscu odsuniętym od środka, spływająca z niej do zbiornika cyrkulacyjnego ciecz płynie stycznie do poziomej części ścianki bocznej zbiornika. W 'instalacji do odsiarczania gazów spalinowych współpracującej z kotłem w parowej elektrowni o mocy 200 MW w ciągu godziny spływają tysiące ton wody, którą, jeżeli jest zbierana, a następnie kierowana do zbiornika cyrkulacyjnego, wywołuje w nim cyrkulację. Zatem w zbiorniku nie trzeba stosować mieszadeł, ponieważ energię potrzebną do wywołania cyrkulacji dostarcza spływająca do niego ciecz. Umożliwia to rezygnację z mieszadeł do mieszania w zbiorniku cyrkulacyjnym zarówno powietrza z ciecząjak i cieczy. Ponieważ ciecz jest mieszana w zbiorniku cyrkulacyjnym bez udziału mieszadeł, to w wyniku jej cyrkulacji również powstające cząstki gipsu nie mogą gromadzić się na dnie zbiornika. Dzięki temu można zrezygnować z mieszadeł stosowanych w znanych instalacjach tego typu, co upraszcza konstrukcję zbiornika cyrkulacyjnego oraz zmniejsza koszty energii.

Ponadto, doprowadzając powietrze do utleniania cieczy chłonnej do cieczy zbieranej w rynnie przelewowej lub rowku w skośnej części dna kanału wlotowego lub do tej części cieczy, która znajduje się w pobliżu powierzchni w zbiorniku cyrkulacyjnym, gdzie istnieją silne turbulencje, można zmniejszyć ilość powietrza doprowadzanego do zbiornika cyrkulacyjnego.

Pozioma, mokra instalacja do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku może być skonstruowana w taki sposób, że pole powierzchni przekroju, prostopadłego do kierunku przepływu gazu, kanału wlotowego z rurami z dyszami rozpylającymi umieszczonymi w różnych stopniach zespołu, stopniowo rośnie w kierunku przepływu gazów, natomiast pole powierzchni przekroju poprzecznego, prostopadłego do kierunku przepływu gazów, tylnej części kanału wlotowego jest mniejsze niż pole powierzchni przekroju poprzecznego, prostopadłego do kierunku przepływu gazów, kanału przepływowego znajdującego się pomiędzy kanałem wlotowym a wylotowym, oraz powyżej zbiornika cyrkulacyjnego.

Ponieważ wielostopniowe dysze rozpylające znajdują się w kanale wlotowym, gęstość rozpylanej z nich cieczy chłonnej jest większa w tylnych częściach kanału wlotowego. W związku z tym, zwiększając stopniowo pole powierzchni przekroju poprzecznego prostopadłego do strumienia gazów w kanale wlotowym w kierunku przepływu gazów, na przykład nadając powierz8

185 143 chni dna kanału wlotowego pochylenie, można wyrównać gęstości rozpylanej cieczy chłonnej w kierunku przepływu gazu w kanale wlotowym w taki sposób, że proces odsiarczania gazów spalinowych w każdym przekroju kanału przebiega równomiernie.

Sprawność wchłaniania SO_X z gazów spalinowych można jeszcze bardziej zwiększyć zwiększając prędkość przepływu gazów w kanale wlotowym. W związku z tym, warunkiem zwiększenia prędkości gazów w kanale wlotowym jest zmniejszenie pola powierzchni kanału wlotowego. Jeżeli gaz płynie ku kanałowi wylotowemu z małą prędkością, to rośnie obciążenie odwadniacza mgłą. Z tego względu pole powierzchni przekroju poprzecznego, prostopadłego do strumienia gazów, tylnej części kanału wlotowego jest mniejsze niż pole powierzchni przekroju poprzecznego, prostopadłego do przepływu gazów, kanału przepływowego pomiędzy kanałem wlotowym a wylotowym oraz powyżej zbiornika cyrkulacyjnego. Takie rozwiązanie umożliwia zmniejszenie prędkości przepływu gazów, a to z kolei umożliwia mgle wodnej znajdującej się w strumieniu gazów swobodne opadanie do zbiornika cyrkulacyjnego z pominięciem odwadniacza. Jeżeli powierzchnia dna kanału wlotowego jest skośna, to najniższe dysze rozpylające na rurach rozpylających zainstalowanych schodkowo w kierunku przepływu gazów w kanale wlotowym są rozmieszczone w zasadzie w tej samej płaszczyźnie poziomej, a więc nie są zanurzone w rozpylonej cieczy chłonnej płynącej wzdłuż powierzchni dna kanału wlotowego.

Celem zapobieżenia wzrostowi obciążenia odwadniacza mgłą wskutek wzrostu prędkości gazu w kanale wlotowym oraz w celu maksymalnego przedłużenia czasu stykania się rozpylonych kropelek cieczy chłonnej z gazami spalinowymi, co zapewnia skuteczną styczność i zmniejsza ilość mgły rozpraszanej w znajdującym się dalej odwadniaczu, pomiędzy stopniami rozpylającymi a odwadniaczem można umieścić element oporowy do odnawiania powierzchni rozpylonych kropelek cieczy chłonnej i rozpylonej mgły.

W instalacji do odsiarczania według niniejszego wynalazku, gazy spalinowe, które przeszły przez strefę rozpylania, płyną dalej porywając mgłę, ale przepływająprzez cienką warstwę cieczy utworzoną na wlocie do elementu oporowego, w miejscu znajdującym się przed odwadniaczem, przez cząstki mgły. Podczas przepływu gazów spalinowych przez cienką warstwę cieczy osiąga się docelową sprawność odsiarczania. Wewnątrz wieży absorpcyjnej instalacji odsiarczającej według niniejszego wynalazku, powierzchnia (warstwa graniczna) rozpylonych kropelek cieczy chłonnej, porywanych przez gazy spalinowe w wieży absorpcyjnej, nie jest odnawiana, ze względu na małą prędkość względem gazów spalinowych oraz na już odpowiedni poziom nasycenia SOx, a zatem w mniej szym stopniu wpływa na sprawność odsiarczania, nawet w przypadku, na przykład, odpowiedniej odległości, a tym samym czasu styczności gazów spalinowych z cieczą chłonną, pomiędzy strefą rozpylania a odwadniaczem. Natomiast element oporowy, na przykład porowata płyta, usytuowany pomiędzy strefą rozpylania a odwadniaczem, służy nie tylko do zbierania uderzających w niego rozpylonych kropelek mgły, ale również do odnawiania warstwy cieczy utworzonej na elemencie oporowym przez zebraną mgłę i kropelki, w wyniku przepływu przez niągazów spalinowych. Taki mechanizm zjawiska zapewnia sprawny przebieg reakcji odsiarczania.

Należy podkreślić, że elementem oporowym nie musi być porowata płyta. Może to być dowolny inny element pod warunkiem, że jest w stanie odnawiać powierzchnię rozproszonej mgły i kropelek cieczy chłonnej i, w takiej sytuacji, można oczekiwać pewnego stopnia odsiarczenia.

Mgła, porwana przez schłodzone, odpylone i odsiarczone w ten sposób gazy spalinowe, może być odzyskiwana w strefie chwytania mgły i zawracana do obiegu. Uniemożliwia się jej rozpraszanie ku bocznej stronie wieży absorpcyjnej, a tym samym zapobiega korozji elementów znajdujących się w dalszej (przepływowo) części wieży oraz eliminuje konieczność drenażu.

Elementem oporowym do odnawiania powierzchni rozpylonych kropelek może być (1) przelew z końcówką zwróconą pod prąd na bocznej ściance kanału i dnem w przedniej części odwadniacza, (2) liczne płyty usytuowane w pewnych odległościach wyznaczających strumień przepływu w kierunku ruchu gazów, oraz (3) porowata płyta. W przypadku stosowania wielu płyt, każda z nich może mieć części zagięte. W przypadku stosowania płyty porowatej - może to być płyta zwrócona płaską stroną prostopadle do strumienia gazów, albo liczne płaskie płyty po185 143 rowate usytuowane w taki sposób, że płaska powierzchnia każdej z nich jest równoległa do kierunku strumienia gazów.

Element oporowy można umieścić w kanale przepływowym gazów spalinowych, za kanałem wlotowym, a przed zbiornikiem cyrkulacyjnym, albo, również w kanale przepływowym gazów, za zbiornikiem cyrkulacyjnym, a przed odwadniaczem w kanale wylotowym.

Odpływ mgły wodnej i kropli zebranych na elemencie oporowym do zbiornika cyrkulacyjnego można ułatwić pochylając powierzchnię dna kanału wlotowego z elementem oporowym w dół ku zbiornikowi cyrkulacyjnemu i robiąc szczelinę ściekową w tej części elementu oporowego, która jest połączona z powierzchnią dna. W instalacji można również zastosować urządzenie do przemywania elementu oporowego za pomocą sklarowanej wody, wytwarzanej w zespole do odzyskiwania gipsu, lub za pomocą wody dodatkowej.

Instalacja do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku może być wyposażona w co najmniej dwa odwadniacze umieszczone w kanale wylotowym w taki sposób, że pole powierzchni przekroju pionowego przedniego odwadniaczajest większe niż pole powierzchni przekroju pionowego kanału wylotowego. Na powierzchni ściany kanału, przed odwadniaczem przednim, można umieścić rynnę przelewową. Dzięki temu, w razie wzrostu prędkości, strumień gazu „przykleja się“ do powierzchni ściany kanału, a tym samym do odwadniacza dopływa duża ilość rozproszonej mgły wodnej. Rynna przelewowa, usytuowana przed odwadniaczem przednim i usuwająca pewną cześć mgły rozproszonej wzdłuż powierzchni ściany kanału, uniemożliwia zmniejszenie sprawności działania odwadniacza, nawet w przypadku znacznego zwiększenia jego obciążenia. W rowku w kanale znajdują się rury do odzysku zebranej mgły prowadzące do zbiornika cyrkulacyjnego i połączone z końcem odwadniacza. Dzięki nim pole powierzchni przekroju pionowego przedniego odwadniacza jest większe niż pole powierzchni przekroju pionowego kanału wylotowego. Urządzenie do przemywania odwadniacza umożliwia ponowne wykorzystanie wody przemywającej odwadniacz tylny do przemywania odwadniacza przedniego oraz zawracanie wody płuczącej odwadniacz przedni do zbiornika cyrkulacyjnego.

W poziomej instalacji do odsiarczania według niniejszego wynalazku, dysze rozpylające na rurach rozpylających można umieścić na powierzchni ściany kanału wlotowego. Natomiast na tej części powierzchni ścian, która znajduje się w obszarze bez rozpylonych kropli, leżącym pomiędzy dyszami rozpylającymi, możnąrozmieścić elementy zapobiegające przepływowi gazów.

W opisanej powyżej konstrukcji, w kanale wlotowym nie ma ani rur rozpylających ani wsporników do ich mocowania. Dzięki temu krople rozpylone w wieży absorpcyjnej i pozostające w niej przez dłuższy czas nie zderzają się z elementami tego typu, co może wstrzymywać proces wchłaniania SO2, a zatem mogą skutecznie przyczyniać się do odsiarczania.

Dzięki zainstalowaniu dysz rozpylających na powierzchni ściany kanału wlotowego można efektywnie wykorzystać wewnętrzną powierzchnię jego ściany. W zależności od typu i objętościowego natężenia przepływu gazów spalinowych doprowadzanych do kanału wlotowego, stężenia tlenków siarki znajdujących się w gazach spalinowych i podobnych czynników, można zmieniać ilość cieczy chłonnej rozpylanej przez każdą grupę dysz usytuowanych oddzielnie na ścianach bocznych i ścianie górnej. Można również zmieniać ilość cieczy chłonnej rozpylanej przez dysze znajdujące się na każdej konkretnej części ścian bocznych lub na każdej konkretnej części ściany górnej.

Dotychczas rury rozpylające i wsporniki do nich umieszczano w środku wieży absorpcyjnej, w związku z czym wytwarzano je z materiałów wysokiej jakości w celu zabezpieczenia przed korozją, ponieważ ciecz chłonna ma silny odczyn kwasowy. Natomiast w instalacji według niniejszego wynalazku rury i podobne elementy znajdują się na zewnątrz wieży absorpcyjnej, dzięki czemu nie trzeba stosować tego typu materiałów o wysokiej jakości.

Szansę zetknięcia się rozpylonej cieczy chłonnej z gazami spalinowymi zwiększają elementy zapobiegające przedmuchiwaniu gazów umieszczone na tych częściach powierzchni ścian, gdzie nie ma rozpylonych kropli, a mianowicie pomiędzy dyszami rozpylającymi.

185 143

Elementami tymi mogą być, na przykład, płyty prowadzące umieszczone pod kątem odpowiadającym kątowi rozpylania cieczy chłonnej przez dysze rozpylające, albo rowki w postaci zapadniętych do środka powierzchni ścianek wewnętrznych kanału wlotowego, biegnące zgodnie z kierunkiem przepływu gazów. W przypadku stosowania rowków, dysze rozpylające można montować na tych powierzchniach ścianek rowków, które biegną skośnie pod prąd. Dzięki takiemu rozwiązaniu zapobiega się przedmuchiwaniu gazów.

W poziomej instalacji odsiarczającej według niniejszego wynalazku, w górnej części zbiornika cyrkulacyjnego można umieścić dysze rozpylające ciecz chłonną na powierzchnię znajdującej się w nim cieczy, usuwając tym samym w ten sposób rozproszoną mgłę wodną. Zatem, w przypadku wyrzucania rozpylonych kropli w kierunku powierzchni cieczy w zbiorniku cyrkulacyjnym, gazy spalinowe mogą płynąć usuwając jednocześnie kropelki wędrujące ku powierzchni cieczy, i, ze względu na większągęstość w porównaniu z gazami spalinowymi, mgła, znajdująca się w gazach spalinowych, powinna, w wyniku działania sił bezwładności, poruszać się prostoliniowo, a tym samym zderzać się z rozpylonymi z góry kropelkami poruszającymi się w kierunku powierzchni cieczy w zbiorniku cyrkulacyjnym, w wyniku czego rozpylona mgła jest zbierana.

Alternatywnie, na górnej powierzchni nad zbiornikiem cyrkulacyjnym można umieścić płytę działową kierującą gaz w sąsiedztwo powierzchni cieczy w zbiorniku cyrkulacyjnym. W dolnym końcu płyty można umieścić dysze rozpylające ciecz chłonną. W jeszcze innym rozwiązaniu alternatywnym można odkształcić samąpowierzchnię nad zbiornikiem cyrkulacyjnym w taki sposób, żeby sterczała ku dołowi, w wyniku czego strumień gazów spalinowych jest chwilowo odchylany w kierunku powierzchni cieczy w zbiorniku cyrkulacyjnym. W tym przypadku dysze rozpylające można umieścić na wystającej części górnej powierzchni zbiornika. Każde z tych rozwiązań konstrukcyjnych w podobny sposób zwiększa efekt zbierania rozproszonej mgły przez odwadniacz.

W poziomej instalacji odsiarczającej według niniejszego wynalazku wszystkie rury rozpylające umieszczone w strefie rozpylania w kanale wlotowym mogą być wykonane z rur osadzonych końcami w ścianach bocznych kanału wlotowego i przecinających poziomo drogę przepływu gazu w kanale wlotowym. Ciecz chłonna jest doprowadzana ich przeciwległymi końcami.

Dzięki poziomemu osadzeniu w przeciwległych ścianach bocznych kanału wlotowego, opór, jaki rury rozpylające stawiąjągazom spalinowym, jest równomiernie rozłożony na odcinku od ich końców bocznych do części środkowej, co zmniejsza nierównomierność przepływu gazów spalinowych, a w rezultacie zwiększa równomierność mieszania gazu z cieczą, a tym samym zwiększa sprawność odsiarczania. Ponadto rozwiązanie tego typu umożliwia doprowadzanie takiej samej ilości cieczy chłonnej przez przeciwległe ścianki boczne do biegnących poziomo rur rozpylających. Tym samym ciecz ta może być doprowadzana symetrycznie w tych samych proporcjach z przeciwległych boków części środkowej do rur rozpylających w kierunku odpowiednich dysz rozpylających.

W przypadku poziomego rozmieszczenia rur rozpylających w kanale wlotowym, pole powierzchni przekroju poprzecznego rur rozpylających stopniowo zmniejsza się w kierunku od części sąsiadującej ze ściainkąbocznąkanału wlotowego do części znajdującej się w środku kanału wlotowego. Zatem nawet w przypadku stopniowego zmniejszania się natężenia przepływu cieczy chłonnej w kierunku od powierzchni ściany bocznej w strefie rozpylania kujej części środkowej, prędkość przepływu zawiesiny (cieczy chłonnej) w w dowolnym miejscu w rurach rozpylających można utrzymać na w zasadzie stałym poziomie. Utrzymując w ten sposób stałąprędkość przepływu zawiesiny w każdym miejscu w rurach rozpylających zapobiega się osiadaniu i gromadzeniu w nich cząstek stałych. Rury rozpylające można skonstruować w taki sposób, że ich średnice wewnętrzne w centralnej części kanału wlotowego są mniejsze niż w innych miejscach. W tym przypadku rury podpiera się w centralnej części kanału wlotowego, co zapewnia odpowiednią wytrzymałość mechaniczną centralnej części o mniejszym polu powierzchni przekroju poprzecznego. Podpora pełni rolę elementu stawiającego opór przepływowi gazów spalinowych we w zasadzie centralnej części rury rozpylającej, skutkiem czego przepływ strumienia gazów spalinowych w tej strefie wieży absorpcyjnej, w której znajdują się rury rozpylające, nie jest

185 143 zakłócony, a prędkość gazu jest równomierna. Ponadto, w przypadku poziomego usytuowania rur rozpylających w kanale wlotowym, dysze rozpylające można, odpowiednio, umieścić po ich spodniej stronie. W przypadku wyłączenia rozpylania cieczy chłonnej, rozwiązanie to zapewnia grawitacyjne opróżnianie rury rozpylającej z pozostałej w niej cieczy, a tym samym zapobiega osadzaniu i gromadzeniu się w niej cząstek stałych zawartych w cieczy chłonnej i eliminuje możliwość kłopotliwego zatykania się rury rozpylającej.

W poziomej instalacji odsiarczającej według niniejszego wynalazku, drogę przepływu gazu można zaprojektować w taki sposób, żeby gazy spalinowe płynące od kanału wlotowego ku kanałowi wylotowemu zmieniały kierunek ku dołowi na odcinku pomiędzy tymi kanałami. W takim przypadku nie rośnie obciążenie odwadniacza mgłą.

Konkretnie, (1) na górnej powierzchni ściany kanału wlotowego, przed odwadniaczem, można umieścić przeszkodę zmieniającą kierunek przepływu gazu (może to być skośna płytka kierująca gaz ku dołowi, na przykład owiewka wisząca ze ścianki górnej), wskutek czego cały strumień gazu płynie po linii krzywej nad zbiornikiem cyrkulacyjnym i jest ponownie odchylany ku górze na wlocie do strefy zbierania mgły. Dzięki konstrukcji tego typu strumień gazu najpierw kieruje się w dół nad zbiornik cyrkulacyjny, a następnie ponownie do góry. W rezultacie mgła wylatuje ze strumienia gazów i wpada do cieczy chłonnej w zbiorniku cyrkulacyjnym. Takie rozwiązanie znacznie zmniejsza ilość mgły dolatującej do odwadniacza. Odpowiedni dobór kąta pochylenia skośnej płyty względem kierunku poziomego lub długości owiewki wchodzącej do strumienia gazów uniemożliwia mgle osiadanie na przegrodzie (skośnej płycie lub owiewce) oraz eliminuje kłopoty związane z przyleganiem strumienia mgły do owiewki, w którą uderza. Kąt, jaki tworzy z kierunkiem poziomym, skośna płyta zainstalowana na górnej części zbiornika cyrkulacyjnego z zadaniem zmiany kierunku strumienia gazów ku dołowi, może być większy niż kąt pochylenia powierzchni dna kanału wlotowego w sąsiedztwie zbiornika cyrkulacyjnego, co zmienią kierunek przepływu gazu ku zbiornikowi cyrkulacyjnemu. W takiej sytuacji nie zmniejsza się sprawność przepływu gazu, pod warunkiem, że pole powierzchni przekroju pionowego kanału, którym gaz płynie pod przegrodą zmieniającą kierunekjego przepływu, jest większe niż co najmniej pole powierzchni przekroju pionowego kanału wlotowego.

(2) Na dolnej powierzchni ściany kanału, przed odwadniaczem, można umieścić żaluzję, albo też w kanale wylotowym, przed odwadniaczem, można rozmieścić kilka stopni, na przykład dwa lub więcej, płyt barierowych o przekroju w postaci profilu otwartego (np. w kształcie litery U lub V), zwróconych otwartą stroną pod prąd i rozmieszczonych w układzie zygzakowo-przestrzennym w poprzek całego strumienia gazów spalinowych. Rozwiązanie tego typu umożliwia zmniejszenie ilości rozpraszanej mgły bez zmiany konstrukcji wieży absorpcyjnej. Rozmieszczenie płyt barierowych o przekroju poprzecznym w kształcie profilu otwartego w układzie zygzakowym może zapobiec zwiększeniu strat ciśnienia. Problem przywierania wysuszonej zawiesiny do tylnej powierzchni żaluzji lub do płytek barierowych o przekroju poprzecznym w postaci profilu otwartego, patrząc w kierunku przepływu, można rozwiązać przemywając te powierzchnie wodą. Ustawienie owiewek żaluzjowych pod kątem od 5 do 40 stopni względem kierunku poziomego zapewnią ciągłe zwilżanie ich powierzchni przednich i tylnych przez rozproszoną mgłę, a tym samym umożliwia usuwanie mgły bez kłopotów z przywieraniem osądu w tych miej scach.

(3) Ponadto, w celu ulepszenia sposobu rozpylania zawiesiny, można obrócić dysze znajdujące się w pobliżu powierzchni ścian wieży absorpcyjnej w taki sposób, żeby rozpylały ją ku środkowi wieży, tj. w kierunku przeciwnym do ścian. Rozwiązanie to zapobiega zderzaniu się mgły rozpylonej zawiesiny z powierzchnią ściany wieży chłonnej i ponownemujej rozpylaniu.

(4) Istnieje możliwość zmniejszenia ilości rozpylanej mgły poprzez rozpylanie zawiesiny z dysz ku dołowi względem kierunku poziomego. Ponadto można pochylić ścianę wieży absorpcyjnej nad zbiornikiem cyrkulacyjnym w taki sposób, żeby gaz, który płynie ku dołowi nad zbiornikiem cyrkulacyjnym i w kierunku tego zbiornika, zmienił kierunek ku górze.Dzięki takiemu rozwiązaniu mgła wylatuje ze strumienia gazów spalinowych i pada na powierzchnię zawiesiny w zbiorniku cyrkulacyjnym, co znacznie zmniejsza jej ilość dolatującą do odwadniacza.

185 143

Każdy z przedstawionych powyżej sposobów od (1) do (4) umożliwia znaczne zmniejszenie ilości mgły dolatującej do odwadniacza. W obszarach tych sprawność odsiarczania nie spada ani nie rosną straty ciśnienia.

Pozioma instalacja odsiarczająca według niniejszego wynalazku może być wyposażona w urządzenie do odprowadzania cieczy chłonnej ze zbiornika cyrkulacyjnego i jej zobojętniania za pomocą kamienia wapiennego, którego cząstki są większe niż cząstki gipsu powstającego podczas tego procesu, oraz w urządzenie do ponownego doprowadzania zobojętnionej cieczy do strefy rozpylania w kanale wlotowym.

W wydalanej z tego urządzenia cieczy chłonnej znajduje się pewna ilość cząstek gipsu, które możną oddzielić za pomocą separatora, a pozostałą ciecz chłonną z niewielką ilością cząstek gipsu przepompować do strefy rozpylania w kanale wlotowym.

W instalacji odsiarczającej według niniejszego wynalazku przebiegająnastępujące reakcje:

Ciecz chłonna (której głównym składnikiem jest woda) wchłania SO₂ z gazów spalinowych, w wyniku czego powstaj e H₂SO₃ utleniany następnie za pomocąpowietrzą do H2SO4 (rozcieńczony kwas siarkowy). H₂SO4 jest zobojętniany kamieniem wapiennym (CaCO₃), w wyniku czego powstaje gips (CaSO4 • 2 H2O).

(Reakcja wchłaniania) H2O + SO2 = H2SO4 (Reakcja utleniania) H2SO3 + 1/2 O2 = H2SO4 (Reakcja zobojętniania) H2SO4 + CaCO₃+ H2O = CaSO4 · 2H₂O + CO2.

Według niniejszego wynalazku, podczas wdmuchiwania powietrza do zbiornika cyrkulacyjnego w celu utlenienia kwasu siarkowego, wartość pH cieczy chłonnej wynosi 2 do 3 (w innych technikach wartość pH wynosi 4 do 5). Z tego względu zapewniony jest wysoki stopień utlenienia i do mieszadeł do ostatecznego rozdzielania powietrza utleniającego sąpotrzebne tylko niewielkie ilości powietrza i mało energii. Ponadto stosuje się gruboziarnisty kamień wapienny, co nie wymagajego rozdrabniania. Cząstki kamienia wapiennego są duże (0,5 mm lub większe, a korzystnie 1,0 mm lub więcej) i w mniejszym stopniu mieszają się z małymi cząstkami gipsu (zazwyczaj o wymiarach rzędu 20 do 100 mm), w związku z czym możnaje łatwo oddzielić. Zatem nawet w przypadku stosowania dużych ilości kamienia wapiennego nie pogarsza się jakość gipsu i rośnie sprawność odsiarczania. W takim przypadku ciecz chłonną można mieszać za pomocą mieszadeł i/lub przepuszczać przez niąpowietrze w celu uniemożliwienia cząstkom gipsu osadzania się na cząstkach kamienia wapiennego. Reakcję absorpcji można intensyfikować regulując ilość doprowadzanego powietrza utleniającego w taki sposób, żeby stężenie tlenu rozpuszczonego w cieczy chłonnej po utlenieniu przez powietrze w zespole zobojętniającym i dalej wynosiło 1 ppm (cząstka na milion) lub więcej .

Przedmiot wynalazku pokazano w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie, w rzucie perspektywicznym, instalację mokrą do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku w pierwszym przykładzie wykonania, fig. 2 rurę rozpylającą z fig. 1w powiększeniu, fig. 3 - schematyczny przekrój poziomy przez instalację mokrądo odsiarczania gazów spalinowych według niniej szego wynalazku w drugim przykładzie wykonania, fig. 4 - schematyczny przekrój pionowy przez instalację mokrą do odsiarczania gazów spalinowych pokazaną na fig. 3 i przez urządzenia towarzyszące, fig. 5 - wykres ilustrujący związek pomiędzy prędkość iąprzepływu we wlocie do wieży absorpcyjnej, stopniem odsiarczenia w procentach i stratami ciśnienia w instalacji pokazanej na fig. 1, fig. 6 - wykres ilustrujący związek pomiędzy prędkościąprzepływu we wlocie do wieży absorpcyjnej w instalacji z fig. 1, fig. 7 i fig. 8 - wykresy ilustrujące wyniki testów przeprowadzonych w celu potwierdzenia sprawności instalacji pokazanej na fig. 3 i 4, fig. 9 - rzut zmodyfikowanego kanału wylotowego w wieży absorpcyjnej w drugim przykładzie wykonania instalacji według niniejszego wynalazku, fig. 10 schematyczny przekrój poziomy przez w trzecim przykładzie wykonania instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku, fig. 11 - rzut boczny instalacji do odsiarczania pokazanej na fig. 10, fig. 12 - kanał wlotowy wieży absorpcyjnej pokazanej na fig. 10 i 11, w rzucie w kierunku przepływu gazu (usunięto część przedniej ściany), fig. 13 - wykres profilu prędkości gazu w kanale wlotowym instalacji pokazanej na fig. 1, fig. 14 - wykres

185 143 profilu prędkości gazu w kanale wlotowym pokazanym na fig. 12, fig. 15-rzut rur rozpylających zmodyfikowanych względem pokazanych na fig. l2 (usunięto część ściany przedniej), fig. 16 przekrój poprzeczny poprowadzony wzdłuż linii A-A na fig. 15, fig. 17 schematyczny przekrój podłużny instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku w czwartym przykładzie wykonania, fig. 18 - rzut zmodyfikowanej instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych pokazanej na fig. 17, fig. 19 - rzut innej instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych zmodyfikowanej względem pokazanej na fig. 17, fig. 20 - przekrój poprzeczny poprowadzony wzdłuż linii A-A na fig. 19, fig. 21 - rzut instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych zmodyfikowanej względem pokazanej na fig. 19, fig. 22 -rzut kolejnej modyfikacj i instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych pokazanej na fig. 17, fig. 23 rzut następnej modyfikacji instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych pokazanej na fig. 17, fig. 24 - wykres ilustrujący wyniki przeprowadzonego na zimno testu modelowego dla instalacji pokazanej na fig. 23, fig. 25 - wykres ilustrujący wyniki analizy rozpylania mgły w skali rzeczywistej, fig. 26 - wykres ilustrujący wyniki przeprowadzonego na zimno testu modelowego w skali stanowiącej jedną piątą skali rzeczywistej, fig. 27 - schemat instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku w piątym przykładzie wykonania, fig. 28 - rzut ilustrujący budowę zespołu zobojętniającego z piątego przykładu wykonania, fig. 29 - wykres ilustrujący zmiany stopnia odsiarczania w procentach (krzywa ą) w funkcji czasu, w przypadku mieszania cieczy chłonnej w urządzeniu do zobojętniania oraz zmiany stopnia odsiarczania w procentach (krzywa b) w funkcji, czasu, kiedy ciecz chłonna nie jest mieszana, fig. 30 - wykres ilustrujący zależność ilości tlenu rozpuszczonego w cieczy chłonnej od procentowego stopnia odsiarczenia za pomocą instalacji według piątego przykładu wykonania, fig. 31 - rzut instalacji do odsiarczania gazów spalinowych zmodyfikowanej względem pokazanej na fig. 27, fig. 32 - schematyczny rzut instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku w szóstym przykładzie wykonania, fig. 33 - rzut obrazujący budowę odwadniacza w instalacji pokazanej na fig. 32, fig. 34 -szczegółowy rzut główny poziomy części odwadniacza z instalacji pokazanej na fig. 32, fig. 35 - szczegółowy rzut główny poziomy zmodyfikowanej części odwadniacza z instalacji pokazanej na fig. 32, fig. 36 - wykres porównawczy ilustrujący różnice pomiędzy szybkością rozpraszania mgły w szóstym przykładzie wykonania instalacji według niniej szego wynalazku wyposażonym w rynnę przelewową (krzywa a), a szybkością rozpraszania mgły, kiedy nie ma przelewu (krzywa b), fig. 37 - rzut schematyczny instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku w siódmym przykładzie wykonania, fig. 38 - rzut perspektywiczny części płyty pionowej z instalacj i pokazanej na fig. 37, fig. 39 - rzut części płyty pionowej pokazanej zmodyfikowanej względem na fig. 38, fig. 40 - rzut schematyczny instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku w ósmym przykładzie wykonania, fig. 41,42 i 43 -rzuty instalacji zmodyfikowanych względem pokazanych na fig. 40, fig. 44 - wykres porównawczy ilustrujący różnice pomiędzy ilością mgły na wlocie do odwadniacza w przypadku wyposażenia instalacji w porowatąpłytę (krzywa a), a ilością mgły na wlocie bez porowatej płyty (krzywa b), fig. 45 - rzut instalacji zmodyfikowanej względem pokazanej na fig. 40, fig. 46 - przekrój poprzeczny instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku, w dziewiątym przykładzie wykonania w widoku w kierunku przepływu gazów, fig. 47 - przekrój poprzeczny przez instalację pokazaną na fig. 46 poprowadzony wzdłuż linii A-A, fig. 48 - rzut schematyczny instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku w dziesiątym przykładzie wykonania, fig. 49 - rzut instalacji zmodyfikowanej względem pokazanej na fig. 48, fig. 50 wykres porównawczy ilustrujący różnice pomiędzy szybkościami rozpraszania mgły w dziesiątym i pierwszym przykładzie wykonania wynalazku, fig. 51 - rzut kolejnej modyfikacji instalacji pokazanej na fig. 48, fig. 52 - rzut następnej modyfikacji instalacji względem pokazanej na fig. 48, fig. 53 - przekrój poprzeczny przez instalację mokrą do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku w jedenastym przykładzie wykonania, w widoku w kierunku przepływu gazów, fig. 54 - przekrój poprzeczny przez instalację pokazaną na fig. 53 poprowadzony płaszczyzną A-A, fig. 55,56 i 57 -zmodyfikowane instalacje względem pokaza14

185 143 nej na fig. 53 i 54, fig. 58 - rzut schematyczny instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku w dwunastym przykładzie wykonania, fig. 59 - przekrój poprzeczny przez instalację pokazaną na fig. 58 poprowadzony płaszczyzną A-A, fig. 60 - przekrój poprzeczny przez instalację pokazana na fig. 58 poprowadzony płaszczyznąB-B, fig. 61 rzut instalacji odsiarczającej zmodyfikowanej względem pokazanej na fig. 60, fig. 62 - rzut instalacji odsiarczającej zmodyfikowanej względem pokazanej na fig. 60 orazpos. Przedstawia schemat obiegowy instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych znanej dotychczas.

Poniżej przedstawiono szczegółowy opis poszczególnych przykładów wykonania ilustrowany załączonymi rysunkami, ale nie są to jedyne możliwe przykłady wykonania instalacji według niniejszego wynalazku.

Pierwszy przykład wykonania

Na fig. 1 przedstawiono przykład instalacji mokrej do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku w rzucie perspektywicznym. Instalacj a ta składa się z rur rozpylających 4 rozmieszczonych w kilku stopniach wzdłuż kierunku przepływu gazów spalinowych oraz w kilku rzędach w kierunku prostopadłym do kierunku przepływu gazów i biegnących w płaszczyźnie poziomej wewnątrz kanału wlotowego 3 gazów spalinowych 1 w wieży absorpcyjnej 2, w której kierunek przepływu gazówjest poziomy albo co najmniej różny od pionowego. Liczba stopni z rurami rozpylającymi 4 oraz liczba dysz rozpylających w poszczególnych rurach rozpylających 4 nie są ograniczone i można je odpowiednio dobierać. Na fig. 1 widać przednie rury rozpylające 4a zespołu rur 4 z dyszami usytuowanymi w taki sposób, że rozpylają ciecz chłonną w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów spalinowych 1 (współprądowe rury rozpylające), natomiast tylne rury rozpylające 4b mają usytuowane w taki sposób, że rozpylają ciecz chlonnąw kierunku przeciwnym do kierunku przepływu gazów spalinowych 1(przeciwprądowe rury rozpylające). Zespół rur 4a i 4b tworzy w kanale wlotowym 3 strefę rozpylania. Za tą strefą i poniżej kanału wlotowego 3 znajduje się zbiornik cyrkulacyjny 7. Jak widać na fig. 4, w zbiorniku tym znajduje się mieszadło 8 osadzone w jego ścianie bocznej, rury 10 nadmuchujące powietrze utleniające, usytuowane w sąsiedztwie łopatek mieszadła 8, pompy 11 oraz rury 12 podające ciecz chłonną ze zbiornika 7 do kanału wlotowego 3, rury 13 doprowadzające do zbiornika 7 nową ciecz chłonną ze związkiem wapnia, oraz rury 14 i pompy 15 do odprowadzania cieczy chłonnej (zawiesiny chłonnej) ze zbiornika cyrkulacyjnego 7. Jak widać na fig. 1, mieszadło 8 może składać się z zespołu mieszadeł utleniających 8a do rozpylania doprowadzonego powietrza utleniającego, oraz z zespołu mieszadeł 8b wyłącznie do mieszania cieczy chłonnej w zbiorniku cyrkulacyjnym 7.

W wylotowej części wieży absorpcyjnej 2, tj. za zbiornikiem cyrkulacyjnym 7 i powyżej niego, znajduje się kanał wylotowy 19 z odwadniaczem 16 korzystnie płytowym i rurami 18 (fig. 4) do odzyskiwania mgły zebranej w odwadniaczu 16 i doprowadzaniajej do zbiornika cyrkulacyjnego 7. Zawiesina cieczy chłonnej, odprowadzona ze zbiornika cyrkulacyjnego 7 za pomocą pomp 15, jest zagęszczana w urządzeniu 20 do odzyskiwania gipsu 22.

We wszystkich przykładach wykonania instalacji według niniejszego wynalazku znajdują się mieszadła utleniające 8a i mieszadła 8b do mieszania cieczy chłonnej, rury 10 do nadmuchu powietrza utleniającego, rury 12 do zawracania cieczy chłonnej, rury 13 doprowadzające nową ciecz chłonnąze związkami wapnia, rury 14 odprowadzające ciecz chlonnąi urządzenie do odzyskiwania gipsu, chociaż niektórych z tych urządzeń może nie być na poszczególnych rysunkach.

Wieża absorpcyjna 2 z kanałem wlotowym 3 i wylotowym 19, skonstruowana w taki sposób, że gazy spalinowe płyną w niej w kierunku poziomym albo w kierunku różnym od pionowego, przechodzi przez górną ścianę samonośnego zbiornika cyrkulacyjnego 7, wskutek czego cała konstrukcja jest samonośna. Korzystnie, w miejscu połączenia kanału wylotowego 19, stanowiącego poziomączęść wieży, ze ścianąbocznązbiornika cyrkulacyjnego 7, znajduje się owiewka 24 (patrz fig. 4) zapobiegająca rozpylaniu mgły porwanej przez gazy spalinowe.

Dzięki takiemu rozwiązaniu, instalacja odsiarczająca ma integralną konstrukcję, w której górna część zbiornika cyrkulacyjnego 7 jestjednocześnie fragmentem poziomej wieży absorpcyjnej 2. W związku z tym instalacja odsiarczającajest konstrukcją samonośna, a ponadto o prostej

185 143 budowie. Zatem, inaczej niż w znanych dotychczas pionowych wieżach absorpcyjnych, w instalacji odsiarczającej według niniejszego wynalazku nie trzeba stosować elementów konstrukcyjnych podpierających część kanałowąwieży, a pomimo to jest ona odpowiednio wytrzymała. Umożliwia to zmniejszenie kosztów urządzeń.

Wjednowieżowej instalacji tego typu, przeznaczonej do odsiarczania gazów spalinowych, gazy spalinowe 1 wpływajądo kanału wlotowego 3 wieży absorpcyjnej 2, gdzie najpierw stykają się z kropelkami cieczy chłonnej, rozpylonej współprądowo z przednich rur rozpylających 4a. Gazy spalinowe 1 są w tym miejscu zasysane w wyniku eżektorowego działania przednich rur rozpylających 4a, i jednocześnie chłodzone do temperatury nasycenia oraz odpylane i odsiarczane. Należy zwrócić uwagę na to, że, korzystnie, przed przednimi rurami rozpylającymi 4a można umieścić zespół do rozpylania wody (nie pokazany) z zadaniem ochrony wewnętrznych powierzchni wieży przed uszkodzeniami przez przepływające gazy spalinowe o wysokiej temperaturze w razie spadku obciążenia elektrowni. Gazy spalinowe 1 są odpylane i odsiarczane do pewnej wartości docelowej za pomocąnastępnych rur rozpylających 4 (w tym rur rozpylających 4b). Tylne rury rozpylające 4b rozpylaaąciecz chłonną przeciwprądowo do kierunku przepływu gazów spalinowych 1, wskutek czego gazy te są chłodzone, odpylane i odsiarczane, a jednocześnie zbierana jest mgła wodna rozpylona w przedniej części instalacji. Korzystnie, w celu zmniejszenia nierównomiemości rozpylania w wyniku schodkowego ustawienia w pionie, rury rozpylające 4a - 4b trzeba rozmieścić w płaszczyźnie poziomej tak jak pokazano na fig. 1. Rura rozpylająca 4 jest skonstruowana w taki sposób, że jej średnica zmniejsza się stopniowo, począwszy od miejsca osadzenia w kierunku końcówki, jak pokazano na fig. 2, dzięki czemu na obu końcach ilość rozpylanych kropli (pokazanych liniami przerywanymi), natężenie rozpylania oraz podobne parametry są równe. Korzystnie, również dysze rozpylające 6 na rurach rozpylających 4 można rozstawić schodkowo w kierunku przepływu gazów spalinowych lub w kierunku prostopadłym do przepływu gazów spalinowych względem dysz rozpylających 6 na sąsiednich rurach rozpylających 4. Istnieje zatem możliwość zwiększenia sprawności mieszania się cieczy chłonnej z gazami spalinowymi 1 poprzez takie rozmieszczenie dysz, że stożkowe powierzchnie, jakie tworzą rozpylane kropelki cieczy chłonnej, pokazane linią przerywaną na fig. 2, nie zachodząna siebie. Bardzo ważne jest zwłaszcza takie rozmieszczenie dysz rozpylających 6 na rurach rozpylających 4, żeby powierzchnie, jakie tworzą kropelki rozpylone współprądowo, nie zachodziły na powierzchnie, jakie tworzą kropelki rozpylane przeciwprądowo z sąsiadujących ze sobą rur rozpylających.

Schłodzone, odpylone i odsiarczone w ten sposób gazy spalinowe są odprowadzane z wieży absorpcyjnej 2 po usunięciu z nich porwanej przez nie mgły wodnej.

Z kolei ciecz chłonna w postaci zawiesiny kamienia wapiennego jest doprowadzana rurami zasilającymi 13 do zbiornika cyrkulacyjnego 7, gdzie miesza się ze znajdującąsię w nimjuż zawiesiną. Wymieszana w ten sposób zawiesia chłonna jest pompowana pompami cyrkulacyjnymi 11 do kanału wlotowego 3, gdzie styka się z gazami spalinowymi 1. Następnie zawiesina ta opada swobodnie bezpośrednio do zbiornika cyrkulacyjnego 7, albo też na dno kanału wlotowego 3 pochylone w dół ku zbiornikowi, i tamtędy, w naturalny sposób, spływa z powrotem do zbiornika 7.

Zawrócona do zbiornika cyrkulacyjnego 7 ciecz chłonna jest poddawana obróbce, dzięki której uzyskuje odpowiednią wartość pH. W zbiorniku cyrkulacyjnym 7, mieszadła 8a rozprowadzają w cieczy chłonnej pęcherzyki powietrza utleniającego doprowadzonego tam rurami 10, w wyniku czego powstafy w vwmiku wchłonięęia SQx prrez cieez cłhormEąj est mile niany do gipsu. W cieczy chłonnej w zbiorniku cyrkulacyjnym 7 znajduje się gips i nie przerzagnwany kamień wapienny. Ciecz chłonna jest odprowadzana za pomocą pomp 15 i zagęszczana w cyklonie wodnym (nie pokazanym) do poziomu 40 do 50 %, natomiast nadmiar wody (nie pokazany) jest zawracany i ponownie używany w wieży absorpcyjnej 2 jako woda płucząca, woda do sporządzania zawiesiny kamienia wapiennego lub do podobnych celów. Zagęszczona zawiesina gipsu jest odprowadzana z instalacji w naturalnej postaci, albo też, w razie potrzeby, można ją dalej odwadniać za pomocą separatora odśrodkowego, filtra taśmowego lub podobnego urządzenia, nie pokazanego na fig. 4, aż do uzyskania gipsu w postaci sypkiej proszku.

185 143

Chłodzenie, odpylanie i wchłanianie tlenków siarki z gazów spalinowych w instalacji odsiarczającej według niniejszego wynalazku odbywa się podczas procesu polegającego na rozpylaniu cieczy chłonnej w strumieniu gazów spalinowych. Tym samym znaczny wpływ na sprawność procesu ma rozproszony strumień gazów spalinowych. Skutkiem rozpylania cieczy chłonnej z przednich rur rozpylających 4a w instalacji według niniejszego wynalazku, w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów spalinowych, jest wystąpienie efektu eżektorowego, porządkującego strumień gazów spalinowych, dzięki połączeniu skutków jego działania z odpowiednią wydajnością rozpylania cieczy chłonnej i odpowiednim natężeniem przepływu gazów spalinowych 1. Z kolei rozpylone krople są porywane przez gazy spalinowe płynące w wieży absorpcyjnej 2 i unoszone w dużej ilości ku wylotowi. Taki charakter zjawiska nie jest korzystny, ponieważ intensyfikuj e korozję tylnego kanału oraz znajdujących się w nim urządzeń i elementów. Z tego względu w instalacji znajduje się odwadniacz 16, który, w związku z dużą ilością mgły wodnej i kropelek rozpylanych z przednich rur rozpylających 4a, jest jednak silnie obciążony. Rezultatem zbyt dużego obciążenia tego zespołu jest ponowne powstawanie mgły oraz komplikowanie jego konstrukcji. Wynalazcy przeprowadzili różnorodne testy i analizy pod kątem zmniej szenia obciążenia mgłąwlotu do odwadniacza 16, uzyskuj ąc przytoczone dalej wyniki. Stwierdzono, że rozmieszczenie co najmniej w najbardziej tylnym stopniu rozpylających rur rozpylających 4b w taki sposób, że ciecz chłonna jest rozpylana z nich przeciwprądowo względem strumienia gazów spalinowych 1, umożliwia zbieranie dużych ilości mgły rozpylonej w przedniej części instalacji, a tym samym znaczne zmniejszenie obciążenia odwadniacza 16. Zbudowano wieżę absorpcyjną 2 tego typu.

W celu zmniejszenia rozpylania w kierunku wylotu, przedłużenia czasu styczności z gazami spalinowymi oraz możliwie maksymalnego odzysku rozpylonej cieczy chłonnej, kanał wlotowy 3 jest integralna konstrukcją ze zbiornikiem cyrkulacyjnym 7.

Ponadto, w razie zbyt małego objętościowego natężenia przepływu gazów spalinowych 1 w wieży absorpcyjnej o poziomym, lub różnym od pionowego, kierunku przepływu gazów spalinowych, rozpylone kropelki wylatują ze strumienia gazów pod działaniem grawitacji i opadają na dno wieży 2. Zatem nawet w przypadku maksymalnego przedłużenia odległości, na jakiej mogą stykać się cząstki gazu spalinowego z cieczą chłonnąpodczas ruchu poziomego, nie występuje styczność gazu z cieczą. I na odwrót, w razie zbyt dużej prędkości gazów spalinowych, ilość porywanej mgłyjest bardzo duża, co powoduje duże straty cieczy chłonnej, korozję tylnych fragmentów kanału przepływowego i znajdujących się w nim zespołów i elementów, a także zwiększenie strat ciśnienia.

Po różnorodnych analizach sprzeczności związanych z różnicami objętościowego natężenia przepływu gazu wewnątrz wieży absorpcyjnej 2 stwierdzono, że istnieje pewien optymalny przedział wartości tego parametru. Na fig. 5 i 6 przedstawiono wykresy ilustrujące związek objętościowego natężenia przepływu na wlocie do wieży absorpcyjnej 2 ze stopniem odsiarczenia, w procentach, stratami ciśnienia oraz ilością mgły na wlocie odwadniacza 16, dla objętościowego natężenia przepływu rzędu 3000 Nm³/godz i stężenia SO₂ rzędu 2000 ppm. Im większe objętościowe natężenie przepływu gazu, tym większy stopień odsiarczenia w procentach. Korzystnie, prędkość gazu może wynosić 5 m/s lub więcej. Jeżeli jednak prędkość strumienia gazujest równa 15 m/s lub większa, ponownie spada stopień odsiarczenia, co jest związane ze zmniejszeniem czasu styczności cieczy z gazem ze sobą lub podobnymi problemami. Podobnie, skutkiem wzrostu prędkości gazujest również gwałtowny wzrost ilości mgły na wlocie do odwadniacza 16. W związku z tym, w celu możliwie maksymalnego zmniejszenia strat ciśnienia i ilości mgły na wlocie do odwadniacza 16 oraz zwiększenia stopnia odsiarczenia w procentach, korzystnie, prędkość gazu na wlocie do wieży absorpcyjnej powinna wynosić w granicach od 5 m/s do 15 m/s. Stwierdzono również, że ilość mgły we wlocie do odwadniacza 16 jest mniejsza, kiedy ciecz chłonna jest rozpylana jednocześnie w kierunku zgodnym i przeciwnym do kierunku przepływu gazów (jak pokazano krzywąb na fig. 6), niż kiedy ciecz chłonna jest rozpylana tylko w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów (jak pokazano krzywąanafig. 6). (Przykład doświadczalny 1)

185 143

Przeprowadzono doświadczenie polegające na odsiarczaniu gazów spalinowych 1 za pomocą mokrej instalacji odsiarczającej pokazanej na fig. 3 i 4.

Warunki doświadczenia:

Ilość gazów spalinowych:

Stężenie SO₂ Stężenie pyłów na wlocie:

Temperatura gazu na wlocie:

Ilość powietrza utleniającego:

Liczba stopni rur rozpylających: Stosunek ilościowy cieczy do gazu: Wymiary wlotu do wieży absorpcyjnej: Nadmiar kamienia wapiennego (Wyniki testu)

Stopień odsiarczenia w procentach: Stopień utlenienia w procentach: Spadek ciśnienia w wieży:

Ilość mgły na wylocie:

3000 Nm®

2000 ppm 200 mg/Nm³ 150°C 30Nm3h litrów/Nm³ □ 350 imm

10%

80%

99,7 %

80^mH₂0 (106,65 ·10² Pa) 100 mg/Nm³

Podczas kontroli wewnętrznych zespołów instalacji po 100 godzinach eksploatacji nie zarejestrowano żadnych śladów powstawania osadu kamiennego ani korozji zarówno w przedniej jak tylnej części wieży absorpcyjnej 2.

(Porównawczy przykład doświadczalny 1)

W odróżnieniu od przykładu 1, w przypadku przeciwnego do przepływu gazów spalinowych kierunku rozpylania cieczy chłonnej z pierwszych rur rozpylających (przednich rur rozpylających 4a), ciecz chłonna, rozpylana przed gazami spalinowymi 1 musiała wpływać do przedniej części kanału wlotowego 3, co powodowało zmniejszeniejej poziomu w zbiorniku cyrkulacyjnym 7. Jednakże po przepłynięciu gazów spalinowych 1 ciecz w zbiorniku cyrkulacyjnym powracała do pierwotnego poziomu.

Stopień odsiarczenia w procentach: 82 %

Stopień utlenienia: 99,7 %

Spadek ciśnienia: 110 mm HfO (146,65 · 102 P_a)

Ilość mgły na wylocie: 100 mg/Nm³

Kontrola wewnętrznych zespołów wieży absorpcyjnej po 100 godzinach eksploatacji wykazała gromadzenie się znacznych ilości cząstek stałych w kanale wlotowym 3 wieży absorpcyjnej 2.

(Porównawczy przykład doświadczalny 2)

W odróżnieniu od przykładu doświadczalnego 1, w przypadku zgodnego z kierunkiem przepływu gazów spalinowych rozpylania cieczy chłonnej z trzecich rur rozpylających (najbardziej tylnych rur rozpylających 4b), występowało gwałtowne przenoszenie się zaburzeń od kanału wylotowego 19 towarzyszące przepływowi gazów, w wyniku czego zmniejszał się poziom cieczy w zbiorniku cyrkulacyjnym 7 i dalsza praca instalacji stawała się niemożliwa. Rejestrowano również duże ilości cieczy w zespole drenażowym (nie pokazanym) w kanale wylotowym 19.

Drugi przykład wykonania

Pokazana na fig. 3 i 4 pozioma instalacja odsiarczającąjest skonstruowaną w taki sposób, że pole powierzchni przekrojów poprzecznych, poprowadzonych prostopadle do kierunku przepływu gazów, kanału wlotowego 3 z dyszami rozpylającymi 6 rozmieszczonymi w kilku stopniach w kierunku przepływu gazów, stopniowo rośnie, a pole przekrojów poprzecznych, poprowadzonych prostopadle do kierunku przepływu gazów, w tylnej części kanału wlotowego 3, jest mniejsze niż pole powierzchni przekrojów poprzecznych, poprowadzonych prostopadle do kierunku przepływu gazów, kanału przepływowego na odcinku pomiędzy kanałem wlotowym 3 a kanałem wylotowym 19 i ponad zbiornikiem cyrkulacyjnym 7.

Ponieważ dysze rozpylające 6 są rozmieszczone w kanale wlotowym 3 w kilku stopniach, gęstość rozpylanej z nich cieczy chłonnej jest większa w przedniej części kanału wlotowego 3.

185 143

W związku z tym, zwiększając stopniowo, w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów, pole powierzchni przekrojów poprzecznych kanału wlotowego, poprowadzonych prostopadle do strumienia gazów, na przykład, nadając powierzchni dna kanału wlotowego 3 pochylenie lub kształtując ją w postaci pochylni, można wyrównać gęstości rozpylanej cieczy chłonnej w kierunku przepływu gazów w kanale 3, co zapewnia równomierne odsiarczanie gazów spalinowych 1 we wszystkich obszarach kanału.

Ponieważ prędkość przepływu gazów w kanale wlotowym 3 jest większa, więc rośnie również sprawność wchłaniania z nich SOx. W związku z tym, warunkiem zwiększenia prędkości gazów w kanale wlotowym 3 jest zmniejszenie pola powierzchni jego przekroju poprzecznego, ale w przypadku przepływu gazów do kanału wylotowego 19 z taką prędkością, rośnie również obciążenie odwadniacza 16 mgłą.

Jak widać na fig. 4, pole powierzchni przekroju poprzecznego, poprowadzonego prostopadle do kierunku przepływu gazów, tylnej części kanału wlotowego 3, jest mniejsze niż pole powierzchni przekroju poprzecznego, poprowadzonego prostopadle do kierunku przepływu gazów, odcinka przepływowego pomiędzy kanałem wlotowym 3 a kanałem wylotowym 19 i ponad zbiornikiem cyrkulacynym 7, co zmniejsza prędkość przepływu gazów, skutkiem czego mgła porywana i niesiona przez strumień gazów nie płynie dalej do odwadniacza 16, ale swobodnie opada.

W przypadku skośnego ukształtowania powierzchni dna kanału wlotowego 3, dysze rozpylające 6, usytuowane w dolnym stopniu na wszystkich rurach rozpylających 4 zainstalowanych w kilku stopniach w kanale wlotowym 3 w kierunku zgodnym z przepływem gazów, leżą w zasadzie w jednej płaszczyźnie poziomej, co zapobiega ich zanurzaniu się w rozpyloną ciecz chłonną płynącą po powierzchni dna kanału wlotowego 3.

W tej poziomej, mokrej instalacji odsiarczającej według niniejszego wynalazku, pola powierzchni przekrojów poprzecznych kanału wlotowego 3 są mniejsze niż pola powierzchni przekrojów poprzecznych kanału wylotowego 19. W związku z tym, prędkość przepływu gazów w kanale wlotowym 3 jest większa niż w kanale wylotowym 19, co wynika z różnicy pól powierzchni przekrojów poprzecznych pomiędzy kanałami, wlotowym 3 i wylotowym 19. Dzięki temu prędkość przepływu gazów spalinowych w kanale wlotowym 3 jest większa, co wiąże się ze wzrostem sprawności odsiarczania.

Dotyczy to nawet konstrukcji, w której połąpowierzchni przekrojów poprzecznych stopniowo rosną w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów od kanału wlotowego 3 do kanału wylotowego 19 wewnątrz wieży chłonnej 2, ponieważ wielkości pól powierzchni przekrojów poprzecznych kanałów, wlotowego 3 i wylotowego 19, są różne. W takim przypadku, korzystnie, stosunek pola powierzchni przekroju poprzecznego, poprowadzonego prostopadle do kierunku przepływu gazów, tylnej części kanału wlotowego 3 w wieży absorpcyjnej 2, do pola powierzchni przekroju poprzecznego, poprowadzonego prostopadle do kierunku przepływu gazów, kanału przepływowego gazów nad poziomem cieczy w zbiorniku cyrkulacyjnym 7, powinien wynosić 100 : 120 do 200.

(Przykład doświadczalny)

W celu potwierdzenia efektywności przykładu doświadczalnego przeprowadzono badania wpływu prędkości przepływu gazów na ilość rozpylanej mgły w doświadczalnej instalacj i pilotowej o wydajności 3000 Nm³h. Poniżej przytoczono wyniki tych badań. Prędkość przepływu gazu dotyczy prędkości w przedniej części kanału wlotowego do wieży absorpcyjnej, tj. największej prędkości przepływu.

(a) Warunki wyjściowe

Prędkość przepływu gazów: 5 do 20 m/s

Stosunek ilościowy cieczy do gazów: 20 ittrów/Nm³

Liczba stopni rur rozpylających: 3

Jako ciecz obiegowa używano wodę.

(b) Wyniki

Uzyskane wyniki przedstawiono na fig. 7 i 8. Na fig. 7 pokazano wykres ilustrujący krzywą charakterystyczną dla mgły, na którym na osi rzędnych zaznaczano ilość mgły we wlocie do odwadniacza 16, a na osi odciętych prędkość przepływu gazów, natomiast na fig. 8 pokazano wy185 143 kres ilustruj ący krzywą charakterystyczną dla mgły, na którym na osi rzędnych zaznaczono ilość mgły na wylocie z odwadniacza 16, a na osi odciętych prędkość przepływu gazów. W miarę wzrostu prędkości przepływu gazów rośnie ilość mgły na wlocie do odwadniacza 16, a równocześnie rośnie również ilość mgły najego wylocie. Wskazuje to, że warunkiem zmniejszenia stężenia mgły w oczyszczonym gazie wypływającym z instalacji oraz zwiększenia sprawności usuwania mgły, jest zmniejszenie prędkości przepływu gazów w kanale wylotowym 19 przed odwadniaczem 16.

W niniejszym przykładzie wykonania instalacji odsiarczającej, na skośnej części powierzchni dna kanału wylotowego 19 można umieścić liczne płyty 26 zapobiegające ponownemu porywaniu mgły. Rozwiązanie to pokazano w rzucie perspektywicznym na fig. 9. Zadaniem tych płyt jest zapobieganie ponownemu porywaniu mgły, osiadającej na powierzchni dna kanału wylotowego, przez przepływający strumień gazu, a więc ich ponownemu porywaniu przed odwadniaczem 16, a tym samym wstrzymywanie wzrostu ilości wpływającej do niego mgły

Należy zwrócić uwagę na to, że płyty 26 zapobiegające ponownemu porywaniu mgły są stosowane również w innych przykładach wykonania instalacji według niniejszego wynalazku. Trzeci przykład wykonania

Niniejszy przykład wykonania mokrej instalacji do odsiarczania gazów spalinowych według niniejszego wynalazku przedstawiono w rzucie głównym poziomym na fig. 10 oraz w rzucie bocznym na fig. 11.

W pierwszym przykładzie wykonania pokazanym na fig. 1, rury rozpylające 4 są rozmieszczone poziomo i biegną od jednej powierzchni ścian bocznych kanału wlotowego 3 do przeciwległej. Z tego względu podstawa rury rozpylającej 4 stawia większy opór przepływającemu gazowi niż jej końcówką. Takie rozwiązanie jest obciążone wadą polegającą na odchylaniu strumienia gazów w kanale wlotowym 3 w pobliżu końców rur rozpylaj ących 4, co zmniej sza równomierność stykania się gazu z cieczą, a tym samym pogarsza sprawność odsiarczania. Ponadto rury rozpylające są podparte wyłącznie na swoich podstawach osadzonych w ścianach kanału wlotowego 3, w związku z czym, ich końcówki wiszą w powietrzu, a tym samym ich podparcie nie jest stabilne. Ponieważ jednocześnie dysze rozpylające 6 są rozmieszczone w jednej płaszczyźnie poziomej z rurami 4, pojawia się wada polegająca na tym, że po wyłączeniu rozpylania, część cieczy chłonnej może pozostać w rurach rozpylających 4 lub dyszach rozpylających 6, a z cieczy tej mogą wytrącić się i osadzić cząstki stałe (gips, kamień wapienny i/lub podobne), co grozi zatkaniem rur rozpylających 4 lub dysz rozpylających 6. W związku z tym niniejszy przykład wykonania ma rozwiązać wadę tego typu, jaką ma przykład wykonania pokazany na fig. 1.

Jak widać na fig. 10 i 11, wieża absorpcyjna 2 o różnym od pionowego przepływie gazów spalinowych zawiera rury rozpylające 4 z zamontowanymi na nich dyszami 6 rozpylającymi ciecz chłonną w kierunku przeciwnym lub zgodnym z kierunkiem przepływu gazów spalinowych. Rury rozpylające 4 są rozmieszczone w kanale wlotowym 3 w kilku rzędach i osadzone przeciwległymi końcami w ścianach bocznych kanału wlotowego 3 i w jednym lub kilku stopniach wzdłuż kierunku przepływu gazów. Wewnętrzną część kanału wlotowego 3 pokazano na fig. 12 (w tym celu usunięto pewną część przedniej ściany kanału) w rzucie zgodnym z kierunkiem przepływu gazów.. Jak widać na fig. 12, pomiędzy przeciwległymi ścianami bocznymi kanału wlotowego 3 biegnie kilka rzędów rur rozpylających 4 połączonych ze sobą w jego środkowej części. Ilość cieczy chłonnej doprowadzanej z przeciwległych ścian bocznych kanału wlotowego 3 do rur rozpylających 4 może być taka sama, natomiast średnica każdej rury rozpylającej 4 stopniowo zmniejsza się w kierunku od ściany bocznej ku centralnej części kanału wlotowego 3, wskutek czego nawet w przypadku zmniej szania się natężenia przepływu cieczy chłonnej w rurach rozpylających 4 w miarę zbliżania się do centralnej części kanału wlotowego, prędkość przepływu cieczy w dowolnym miejscu rur rozpylających 4 jest stała.

Dysze rozpylające 6 są rozmieszczone na spodniej stronie rur rozpylających 4, dzięki czemu po wyłączeniu rozpylania cieczy chłonnej, zawiesina, znajdująca się w rurach 4, może wypłynąć dyszami 6, co zapobiega kłopotom związanym z ewentualnością zatkania rur rozpylających 4 przez osądzające się i gromadzące w nich cząstki stałe z cieczy chłonnej.

185 143 (Przykład doświadczalny)

W celu potwierdzenia efektywności niniejszego przykładu wykonania, przeprowadzono testy mokrych instalacji odsiarczających pokazanych na fig. 1 oraz na fig. 10 i 11. Warunki wyjściowe były następujące:

Ilość gazów: 3000 Nm³

Wymiary wlotu do wieży absorpcyjnej: 0350 mm

Stosunek ilościowy cieczy do gazu: 20 llirów/Nm³

Nadmiar kamienia wapiennego 10 % (Wyniki badań)

Stopień odsiarczenia w procentach

Instalacja pokazana na fig. 1: 80 %

Instalacja pokazana na fig. 10 i 11: 82 %

Profile prędkości przepływu gazów w kanale wlotowym 3 pokazano na fig. 13 (dla instalacji pokazanej na fig. 1) oraz na fig. 14 (dla instalacji pokazanych na fig. 10 i 11).

W przypadku przedstawienia profilu prędkości przepływu gazów w kanale wlotowym 3 w postaci odchylenia (%) w stosunku do przeciętnej prędkości gazów, prędkość gazów w instalacji z fig. 1 maleje w obszarze w pobliżu osadzonych w ścianach bocznych podstaw rur rozpylających 4, ale rośnie w obszarze w pobliżu przeciwległej ściany. Wynika to ze zmienności pola powierzchni przekroju poprzecznego kanału wlotowego 3, a mianowicie z tego, że rury rozpylające 4 z instalacji pokazanej na fig. 1 zwężaaąsię stożkowe od swojej podstawy ku końcowi. Z kolei w instalacji pokazanej na fig. 10 i 11, w związku ze zmniejszeniem średnicy centralnej części rur rozpylających 4, rośnie wokół nich prędkość gazu, natomiast, w porównaniu z instalacją pokazana na fig. 1, zmniej szaj ą się wahania prędkości przepływu gazów. W związku z tym potwierdzono, że w niniej szym przykładzie wykonania styczność gazu z cieczą w kanale wlotowym 3 jest bardziej równomierna niż w instalacji według pierwszego przykładu wykonania, co powoduje stosunkowy wzrost sprawności odsiarczania.

Zatrzymano rozpylanie cieczy chłonnej i przeprowadzono kontrolę rur rozpylających 4. W żadnej z nich nie stwierdzono obecności cieczy chłonnej, ani też nie zaobserwowano zatykania się rur rozpylających 4 bądź dysz rozpylających 6 przez cząstki stałe.

W celu zwiększenia prędkości przepływu gazów spalinowych w centralnej części rur rozpylających 4 w instalacji pokazanej na fig. 10 i 11, zamiast rur rozpylających 4 pokazanych na fig. 12 można zastosować rury rozpylające 4 pokazane na fig. 15 i 16 (fig. 16 przedstawia przekrój poprzeczny poprowadzony płaszczyzna A-A na fig. 15, natomiast nie pokazano na niej dysz rozpylających 6). Na fig. 15 pokazano rzut rur rozpylających 4 widoczny w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów w kanale wlotowym 3 (w tym celu usunięto część przedniej ściany instalacji). W celu utrzymania odpowiedniej wytrzymałości rur rozpylających 4, do centralnej, o zmniejszonej średnicy, części rur rozpylających 4, przymocowano wspornik 27. Dzięki temu uzyskano stosunkowo równomierną grubość rur rozpylających w kierunku poziomym, które tym samym nie zakłócają przepływu gazu w kanale wlotowym 3, co umożliwia wyrównanie w nim prędkości przepływu gazów spalinowych.

Jednym ze sposobów poprawy rozpylania zawiesiny z dysz rozpylających 6 na rurach rozpylających 4 w poziomym kanale wlotowym 3 jest skierowanie zawiesiny rozpylanej z dysz rozpylających 6 znajdujących się w pobliżu ściany bocznej kanału wlotowego 3 ku środkowi strumienia gazów w tym kanale, w kierunku przeciwnym do ścianek. Takie rozwiązanie eliminuje zderzanie się rozpylonych kropelek ze ścianami bocznymi, a tym samym zapobiega ich ponownemu rozpylaniu, co zmniejsza ilość mgły, a tym samym zmniejsza obciążenie odwadniacza 16.

Czwarty przykład wykonania

W pionowej instalacji odsiarczającej mgła opada pionowo wewnątrz wieży absorpcyjnej i jest porywana przez strumień gazu, co stosunkowo zmniejsza jej rozproszenie. W odróżnieniu od tego, w poziomej instalacji odsiarczającej, zawiesina kropelek rozpylonych z rur rozpylających jest porywana przez strumień gazu i tym samym dolatuje do znajdującego się dalej odwadniacza. W razie zbyt dużego wzrostu ilości cieczy tego typu, zwykły odwadniacz niejest w stanie sobie z tym

185 143 poradzić. Rozwiązaniem jest zwiększenie liczby odwadniaczy albo zwiększenie odległości pomiędzy ostatnim stopniem z dyszami rozpylającymi, a odwadniaczem, co zapobiega dolatywaniu do niego mgły. W przypadku zainstalowania dodatkowego odwadniacza, ewentualny wzrost ilości dolatującej do niego mgły może spowodować jego zużycie, co wymaga zastosowania odpowiednio odpornych materiałów, a tym samym zwiększa masę odwadniacza. Wzrost masy odwadniacza wymaga wzmocnienia jego części o zwiększonej masie. W takim przypadku komplikuje się konstrukcja instalacji i zwiększająjej wymiary, co jest związane ze wzrostem kosztów, a to nie jest pożądane. Z tego względu należy zapobiegać możliwości przedostawania się do odwadniacza dużych ilości mgły rozpylanej w wieży absorpcyjnej.

W związku z tym istotne znaczenie ma zmniejszenie ilości rozpylanej mgły bez instalowania dodatkowego odwadniacza wymagającego modyfikacji konstrukcji wieży absorpcyjnej lub sposobu rozpylania zawiesiny.

Konstrnkcja niniejszego przykładu wykonania idzie właśnie w takim kierunku.

Jeden z przykładów wykonania instalacji odsiarczającej pokazano na fig. 17, na której elementy lub części o takich samych zadaniach jakie wykonująich odpowiedniki w instalacji odsiarczającej pokazanej na fig. 1, oznaczono takimi samymi numerami identyfikacyjnymi jak na fig. 1, a ich opis pominięto.

Z dysz rozpylających 6 są rozpylane mniejsze kropelki cieczy chłonnej, które następnie porywają gazy spalinowe 1, po czym odzyskuje się je w odwadniaczu 16. Jeżeli natomiast prędkość przepływu gazów spalinowych w wieży absorpcyjnej 2 jest większa, rośnie również ilość mgły porywanej przez strumień gazu i dolatującej do odwadniacza 16, co zwiększaj ego obciążenie. W takiej sytuacji nie pomaga nawet rozmieszczenie odwadniaczy 16 w dwóch stopniach i cząstki mgły są ponownie porywane, po czym zwilżająkanał wylotowy 19, powodując korozję jego ścian. W związku z tym, na górnej ścianie zbiornika cyrkulacyjnego 7 albo kanału wylotowego 19 umieszcza się skośną płytę 28 z zadaniem odchylania strumienia gazów ku dołowi pod ściśle określonym kątem w stosunku do powierzchni poziomej.

Zmiana kierunku przepływu gazu wprowadzonego z tylnego stopnia dysz 4b w kanale wlotowym 3 ku dołowi, wkierunku zbiornika cyrkulacyjnego 7, zapomocąpochylonych skośnie ku dołowi płyt 28, umożliwia znaczne zmniejszenie ilości mgły odrzucanej od strumienia gazów i płynącej wraz z nim do odwadniacza 16. Dobierając kąt ustawienia skośnej płyty 28 w taki sposób, żeby był większy od kąta pochylenia powierzchni dna kanału wlotowego 3 w sąsiedztwie zbiornika cyrkulacyjnego 7 względem płaszczyzny poziomej, można zmienić kierunek przepływu gazów ku dołowi, co zmniejsza ilość mgły dolatującej do odwadniacza 16. Jednakże, w razie obawy o możliwość przywierania gipsu do skośnej płyty 28, urządzenie można, w razie konieczności, wyposażyć w zespół do jej spłukiwania wodą.

Zmniejszenie obciążenia zespołu do zbierania skroplin w odwadniaczu 16 bez zwiększania strat ciśnienia i spadku sprawności odsiarczania można uzyskać nawet w instalacji o konstrukcji pokazanej na fig. 17, w której odwadniacze 16 są zespołami o mniejszych stopniach.

Na fig. 18 przedstawiono przykład wykonania, w którym zastosowano przegrodę 30 zwisającą z górnej ściany kanału wylotowego 19 przed odwadniaczem 16 lub z górnej ściany zbiornika cyrkulacyjnego 7. W tym przypadku strumień gazujest kierowany nad zbiornikiem cyrkulacyjnym 7 w wieży absorpcyjnej 2 ku dołowi, skutkiem czego mgła porwana przez gazyjest z niego wyrzucana i opada na powierzchnię cieczy chłonnej w zbiorniku cyrkulacyjnym 7.

W takim przypadku, w celu zmniejszenia oporów przepływu gazu, pole powierzchni przekroju pionowego kanału przepływowego gazów nad powierzchnią cieczy chłonnej na dolnym końcu skośnej płyty 28 lub przegrody 30 musi być większe niż co najmniej pole powierzchni pionowego przekroju kanału wlotowego 3, co ułatwia mgle opadanie na powierzchnię cieczy chłonnej w zbiorniku cyrkulacyjnym 7.

W przypadku umieszczenia w opisany powyżej sposób na górnej ścianie zbiornika cyrkulacyjnego 7 lub na górnej ścianie kanału wylotowego 19 skośnej płyty 28 lub przegrody 30, kropelki rozpylonej cieczy chłonnej nie muszą w nią uderzać, a tym samym można zmniejszyć ilość mgły dolatującej do odwadniacza 16. W takiej sytuacji nie ma potrzeby zmniejszania pręd22

185 143 kości przepływu gazu w kanale wlotowym 3, a tym samym nie ma groźby zmniej szenia sprawności odsiarczania.

Na fig. 19 i 20 (na fig. 20 pokazano przekrój poprzeczny poprowadzony na fig. 19 płaszczyzną A-A) pokazano przykład wykonania, w którym zastosowano wiele płyt zderzeniowych 31 o przekroju poprzecznym w kształcie litery U, rozmieszczonych w układzie zygzakowym poprzecznie do przepływu gazu w miejscu położonym przed odwadniaczem 16. W tym przypadku, w zbiorniku cyrkulacyjnym 7 jest odzyskiwana ciecz chłonna zawierająca gazowy SO₂ wchłonięty w kanale wlotowym 3. Do cieczy jest równomiernie doprowadzane powietrze utleniające za pomocąwentylatora 32 umieszczonego w zbiorniku 7. Wentylator 32 jest napędzany za pośrednictwem wałka 35 przez silnik 34 zamontowany w górnej ścianie zbiornika cyrkulacyjnego 7.

Znajdująca się w strumieniu gazów mgłajest usuwana za pomocąpłyt zderzeniowych 31 o przekroju poprzecznym w kształcie litery U rozmieszczonych przed odwadniaczem 16. Dzięki rozmieszczeniu tych płyt w dwóch lub więcej stopniach w układzie zygzakowym, ze strumienia gazów usuwa się większość mgły. Ponadto, dzięki zygzakowemu rozmieszczeniu U-kształtnych płyt zderzeniowych 31, znacznie zmniejszają się straty ciśnienia i ze strumienia usuwane jest 90% lub więcej rozproszonej w nim mgły. W celu zapobiegnięcia ewentualnemu wysychaniu cieczy chłonnej osiadającej na U-kształtnych płytach zderzeniowych 31 i przywieraniu osadów, instalację można wyposażyć w urządzenie (nie pokazane) do spłukiwania płyt 31 wodą.

W przypadku opisanego już poziomego zamontowania rur rozpylających 4, ciecz chłonna wylatująca z dysz rozpylających 6a, znajdujących się w pobliżu ścian bocznych kanału wylotowego 3, biegnie kujego centralnej części, jak pokazano na fig. 20, dzięki czemu nie zderza się ze ścianą boczną. Tym samym eliminuje się problem rozpylania mgły.

Dysze rozpylające 6 o dużych wymiarach mają często kształt stożkowy (patrz fig. 2) o kącie rozwarcia 90 stopni. W przypadku poziomego montażu rur rozpylających 4 z dyszami stożkowymi, ciecz chłonna jest rozpylana z dysz rozpylających 6 w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów, skutkiem czego duże jej ilości uderzają w ścianę boczną kanału wlotowego 3. W odróżnieniu od tego, dysze rozpylające 6a, znajdujące się w sąsiedztwie ścian bocznych kanału wlotowego 3, są skierowane ku środkowi kanału, jak pokazano na fig. 20. W tym przypadku ilość rozpraszanej mgły stanowi 50% lub mniej mgły rozpraszanej w przypadku rozpylania cieczy chłonnej za pomocą dysz 6 skierowanych zgodnie z kierunkiem przepływu gazów. Dysze rozpylające 6b znajdujące się w centralnej części rur rozpylających 4 na fig. 20, można rozmieścić w taki sposób, że kierunek rozpylania przez nie zawiesiny jest zgodny z kierunkiem przepływu gazów.

Na fig. 21 przedstawiono przykład instalacji odsiarczającej, w której dysze rozpylające 6 sąumieszczone w kanale wlotowym w taki sposób, że rozpylająciecz chłonnąbardziej ku dołowi niż w poziomie, wskutek czego strumień gazu porywa mgłę, co zmniejsza jej rozpraszanie. Korzystnie, dysze rozpylające 6, znajdujące się na górnych stopniach, należy rozmieszczać w taki sposób, żeby rozpylały zawiesinę bardziej ku dołowi niż poziomo, natomiast dysze rozpylające 6, znajdujące się w dolnych stopniach, w taki sposób, żeby rozpylały zawiesinę poziomo albo nieco bardziej ku górze niż poziomo. Dzięki takiemu ustaleniu kierunku rozpylania zawiesiny z dysz rozpylających 6 można zmniejszyć ilość rozproszonej mgły w odwadniaczu 16 bez zmiany sprawności odsiarczania.

W przykładowej instalacji odsiarczającej pokazanej na fig. 22, dysze rozpylające 6 są rozmieszczone w dwóch stopniach z wylotami w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów oraz w dwóch stopniach z wylotami w kierunku przeciwległym do kierunku przepływu gazów. Kropelki zawiesiny rozpylonej z dysz rozpylających 6 sąporywane przez strumień gazów i unoszone w kierunku odwadniacza 16, ale większość z nich opada grawitacyjnie jeszcze przed dotarciem do niego. W przypadku poziomego wpływania gazów spalinowych 1 do wieży absorpcyjnej 2, mgła opada bezpośrednio przed odwadniaczem pod kątem w zakresie od 10 do 30 stopni względem kierunku poziomego. Zatem większość mgły dolatującej do odwadniacza 16 może zderzać się zjego dolnączęścią. W związku z tym w dolnej części kanału,, przed odwadniaczem 16,

185 143 można umieścić żaluzjowe przegrody 36, umożliwiające usuwanie rozproszonej mgły. Jednocześnie przednie i tylne powierzchnie tych przegród są zwilżane przez mgłę. W przypadku zamontowania przegród 36 w taki sposób, że są pochylone ku dołowi pod kątem w zakresie od 5 do 45 stopni względem kierunku poziomego, droga przepływu przez nie gazów ma taki sam kierunek jak kierunek rozpylania mgły w obszarze, w którym się znajdują, a tym samym występują małe straty ciśnienia i nie ma potrzeby płukania ich powierzchni wodą.

Na fig. 23 przedstawiono przykład wykonania instalacji odsiarczającej, w której wieża absorpcyjna w widoku z boku ma kształt litery V. W tym przypadku dysze rozpylające 6 są zamontowane równolegle do kierunku pochylenia kanału wlotowego 3 i równolegle do kierunku przepływu strumienia gazów. Alternatywnie, dysze rozpylające 6 można zamontować w układzie zgodnym i przeciwnym do kierunku przepływu gazów. Gazy spalinowe 1 wpływają do kanału wlotowego 3 skośnie ku dołowi od kierunku poziomego, a równocześnie rozpylana ciecz chłonna przemieszcza się w dół pod działaniem sił grawitacji. Nad zbiornikiem cyrkulacyjnym 7 gazy sąkierowane ku górze, skutkiem czego rozpylona w nich mgła wylatuje ze strumienia i pada na powierzchnię znajdującej się w nim cieczy chłonnej. Dzięki temu znacznie zmniejszą się ilość rozproszonej mgły znajdującej się w strumieniu . gazów płynącym do odwadniacza 16. Korzystnie, kąt pochylenia V-kształtnej wieży absorpcyjnej 2 powinien wynosić w zakresie od 10 do 50 stopni względem kierunku poziomego. Na fig. 24 przedstawiono wyniki uzyskane podczas badań modelowych na zimno (przedstawiono związek pomiędzy kątem pochylenia reaktora odkładanym na osi odciętych, a procentową ilością rozproszonej mgły, odkładaną na osi rzędnych). W przypadku kąta pochylenia rzędu 10 stopni lub więcej, ilość rozproszonej mgły dolatującej do odwadniącza 16 można zmniejszyć do jednej czwartej w porównaniu z zerowym kątem pochylenia. W przypadku kąta pochylenia rzędu 40 stopni, ilość rozproszonej mgły dolatującej do odwadniacza 16 można zmniejszyć do jednej dziesiątej w porównaniu z zerowym kątem pochylenia. Jak z tego widać należy dążyć do możliwie maksymalnego kąta pochylenia. Ale w przypadku zwiększania kąta pochylenia zwiększa się również odpowiednio wysokość kanału wlotowego 3, co prowadzi do zwiększenia kosztów produkcji wieży absorpcyjnej 2. Zatem należy możliwie maksymalnie zmniejszyć kąt pochylenia. Na fig. 24 przedstawiono wyniki doświadczenia dla rozpylania przeciwprądowego dla prędkości przepływu gazu 12 m/s w instalacji składającej się z wieży absorpcyjnej 2 o przekroju poprzecznym o wymiarach 950 x 950 mm, z dyszami stożkowymi o średnicy 50,8 mm(2 cali).

Jak już wspomniano wcześniej, pozioma instalacja odsiarczająca umożliwia zmniejszenie ilości mgły wodwadniaczu 16 bez równoczesnego zmniejszenia sprawności odsiarczania.

Na fig. 25 przedstawiono wyniki analizy symulacyjnej rozpylania mgły w poziomej instalacji odsiarczającej w elektrowni o mocy 350 MW. Pokazano zachowanie się mgły o średnicy 1,5 mm uzyskiwanej za pomocą dysz stożkowych 6 o kącie rozwarcia 90 stopni. Krzywe na fig. 25 uzyskano w następujących warunkach:

Rozpylanie zgodne z kierunkiem przepływu gazów

Krzywa a: 6 m/s, Krzywa b: 8 m/s. Krzywa c: 12 m/s

Rozpylanie przeciwprądowe

Krzywa d: 6 m/s. Krzywa e: 8 m/s. Krzywa f: 12 m/s

Z przedstawionych wyników widać, że w przypadku wzrostu prędkości przepływu gazu z 6 m/s do 12 m/s i w szczególności dla rozpylania przeciwprądowego, ilość mgły dolatującej do odwadniacza 16 bardzo silnie rośnie. W przypadku zwiększania prędkości w taki sposób, można konstrukcję instalacji odsiarczającej zrobić bardziej zwartą, ale z równoczesnym wzrostem ilości rozpraszanej mgły i w konsekwencji wzrostem obciążenia odwadniacza 16. Z tego powodu we wszystkich budowanych instalacjach odsiarczających stosuje się opisany powyżej sposób.

Na fig. 26 przedstawiono wyniki testowania na zimno niniejszego przykładu wykonania instalacj i na modelu w skali 1/5. Porównano w procentach szybkość rozpraszania mgły dla prędkości przepływu gazów 6 m/s i 12 m/s. Wyniki badań przedstawione na fig. 26 uzyskano przy założeniu, że w kanale nie ma żadnych przegród, tak jak w przykładzie pokazanym na fig. 17. W przypadku wzrostu prędkości przepływu gazu do 12 m/s, szybkość rozpraszania mgły, przy założeniu braku przegrody, rośnie 4,5 raza w stosunku do stanu dla prędkości 6 m/s, natomiast po zastosowaniu niniejszego przykładu wykonania instalacji odsiarczającej według wynalazku (fig. 17-19 i fig. 22, 23), szybkość rozpraszania mgły, nawet po wzroście prędkości przepływu

185 143 gazu, jest w zasadzie taka sama jak dla prędkości 6 m/s. Wyraźnie widać to nawet w przypadku zastosowania dotychczasowych odwadniaczy dwustopniowych.

Piąty przykład wykonania

Stosowana dotychczas technika odsiarczania pokazana na rysunku jako pos. ma następujące wady:

(i) W cieczy chłonnej znajduje się w dużych ilościach nie tylko węglan wapnia (kamień wapienny), który wchłania SO2, ale również gips, nie biorący udziału we wchłanianiu tego związku. Jednakże zwiększenie udziału kamienia wapiennego w cieczy chłonnej w celu zwiększenia sprawności odsiarczania powoduje spadek jakości gipsu, w wyniku czego nie nadaje się on do użytku.

(ii) Do instalacji doprowadzane są duże ilości powietrza utleniającego (potrzebne są duże moce do napędu pomp pompujących powietrze lub mieszadeł do jego mieszania).

(iii) Potrzebne są duże ilości energii do rozdrabniania kamienia wapiennego.

Zadaniem mniejszego przykładu wykonania jest eliminacja problemów występujących w dotychczas stosowanej technice. Na fig. 27 przedstawiono poziomą instalację odsiarczającą. PodobnkzjjU w instalacji odsiarczającej pokazanej na fig. 1, pozioma instalacja odsiarczającapokazana na fig. 27 składa się z kanału wlotowego 3, dysz rozpylających 6, zbiornika cyrkulacyjnego 7, mieszadła 8, rur 10 doprowadzających powietrze, odwadniacza 16 i kanału wylotowego 19. W skład instalacji według niniejszego przykładu wykonania wchodzi ponadto urządzenie neutralizujące 38 do zwiększania wartości pH cieczy chłonnej, w której wartość ta spadła w wyniku wchłonięcia SO2 z gazów spalinowych, oraz separator 39 do oddzielania gipsu od kamienia wapiennego.

Ciecz chłonna, rozpylana z dysz rozpylających 6 do kanału wlotowego 3 w wieży absorpcyjnej 2, wchłania wybiórczo SO2 z gazów spalinowych 1, w wyniku czego powstaje kwas siarkawy, który opada do zbiornika cyrkulacyjnego 7, gdzie jest utleniany do kwasu siarkowego. Ciecz chłonna z kwasem siarkowym jest pompowana pompami 15 do urządzenia neutralizującego 38, gdzie jest zobojętniana kamieniem wapiennym, w wyniku czego powstaje gips. Ciecz chłonna z gipsem jest doprowadzana do separatora 39, w którym gips jest oddzielany od kamienia wapiennego. Następnie ciecz chłonna z kamieniem wapiennym jest ponownie doprowadzana do dysz rozpylających 6 i po rozpyleniu wchłania SO2. Ciecz chłonna z większą zawartością gipsu jest doprowadzana do odwadniacza 40, który ro:zd:zii^lć^ją. na wodę i odzyskiwany gips. Kamień wapienny A jest doprowadzany do urządzenia neutralizującego 38.

(Przykład doświadczalny 1)

Zbadano odsiarczanie za pomocą instalacji według nęnkejszzgo przykładu wykonania. Stężenie SO2 w gazach spalinowych 1 w kanale wlotowym 3 wynosiło 1000 ppm (części na milion). Do urządzenia neutralizującego 38 wsypano uprzednio kamień wapienny (o przeciętnej średnicy 5 mm) w ilości wystarczającej do neutralizacji SO2 w gazach s^^li^^wych. 1 przez okres dwóch godzin. Rurą zasilającą 42 doprowadzano kamień wapienny A w ilości odpowiadającej 0,97 ilości SO2 w gazach spalinowych 1 w stosunku molowym. Ilość powietrza wdmuchiwanego do zbiornika cyrUulαcyjnzgo 7 wynosiła 30 razy więcej niż SO2 w gazach spalinowych w stosunku molowym.

Na fig. 29 przedstawiono Urzywąobrazującązmiany stopnia odsiarczania w procentach (oś rzędnych) w funkcji czasu (oś odciętych). Na początkowym etapie reakcji odsiarczania rejestrowano wysoką sprawność procesu, ale z upływem czasu stopień odsiarczania malał. Zbadano przyczynę spadku stopnia odsiarczania i stwierdzono, że były nią cząstki gipsu osadzające się na powierzchniach cząstek kamienia wapiennego w urządzeniu neutralizującym 3 8, co zmniejszało reakcyjność kamienia wapiennego. W związku z tym usprawniono instalację w sposób przedstawionyna fig. 28, amianowicie urządzenie neutralizujące 38 zaopatrzono w mieszadła 43 do mieszania kamienia wapiennego A. Na fig. 29 przedstawiono krzywąb obrazu^i^^zmiany stopnia odsiarczania w funkcji czasu po wprowadzeniu wspomnianego usprawnienia. W tym przypadku nie notowano żadnego zmniejszania się stopnia odsiarczania. Jego wartość była wysoka w ciągu dłuższego okresu czasu. Stężenie SO2 w gazach spalinowych 1 w kanale wlotowym 3 zmieniało się od 100 do 5000 ppm, ale dzięki zastosowaniu mieszadeł 43, bez względu na warunki, przez długi okres czasu stopień odsiarczania kształtował się na wysokim poziomie.

(Przykład doświadczalny 2)

Badano sprawność odsiarczania w tych samych warunkach jak w przykładzie doświadczalnym 1, ale w tym przypadku zmieniano ilość powietrza wdmuchiwanego do zbiornika cyrkulacyjnego 7 w zakresie od 10 do 100 razy zawartości SO₂ w gazach spalinowych 1, mierząc

185 143 jednocześnie za pomocą miernika 44 stężenie tlenu rozpuszczonego w cieczy chłonnej w separatorze 39. Na fig. 30 przedstawiono związek pomiędzy stężeniem rozpuszczonego tlenu (oś odciętych) a stopniem odsiarczania w procentach (oś rzędnych). Jak widać, po dojściu stężenia rozpuszczonego tlenu do wartości 1 ppm lub spadku poniżej, spada również stopień odsiarczenia. Przypuszcza się, że przy mniejszej ilości powietrza wdmuchiwanego do zbiornika cyrkulacyjnego 7 H2SO3 zupełnie nie utlenia się i pozostaje w cieczy, co spowalnia reakcj ę wchłaniania (H₂O+SO2=H2 SO3). W związku z tym należy mierzyć stężenie rozpuszczonego tlenu i kontrolować ilość powietrza utleniającego w taki sposób, żeby stężenie to wynosiło 1 ppm lub więcej.

Zadaniem urządzenia neutralizującego 38 zastosowanego w opisanym powyżej przykładzie wykonaniajest doprowadzenie do reakcji cieczy chłonnej z kamieniem wapiennym A. Konstrukcja zastosowanego urządzenia neutralizującego jest dowolnąpod warunkiem, że zapobiega osadzaniu się cząstek gipsu na powierzchniach cząstek kamienia wapiennego. Do zapobiegania osadzaniu się cząstek gipsu na powierzchniach cząstek kamienia wapiennego można stosować nie tylko opisane powyżej mieszadła 43, ale także dowolny inny sposób, na przykład przepuszczanie pęcherzyków gazu takiego jak powietrze. Jako separator 39 można stosować dowolne urządzenie, na przykład cyklon typu mokrego, pod warunkiem, że nadaj e się do rozdzielania cząstek gipsu i cząstek kamienia wapiennego. W przypadku małego stężenia cząstek kamienia wapiennego w cieczy chłonnej lub pomijalnej jakości gipsu można zrezygnować ze stosowania separatora 39. Ponadto można stosowaćjeden zunifikowany zespół złożony z urządzenia neutralizującego 38 i separatora 39 pełniący równocześnie obie funkcje, czyli neutralizującą i rozdzielającą.

Niniejszy wynalazek można stosować bez względu na kierunek przepływu gazów spalinowych i sposób kontaktowania się gazów spalinowych z ciecząchlonną(w absorberze mokrym, etc).

W instalacji odsiarczającej pokazanej na fig. 27 urządzenie neutralizujące 38 znajduje się na zewnątrz wieży absorpcyjnej 2, ale kamień wapienny 46 typu A można umieścić w dolnej części zbiornika cyrkulacyjnego 7. Na fig. 31 pokazano schemat instalacji według takiego przykładu wykonania. Również konstrukcja tego typu zapewnia odpowiednie usuwanie cząstek gipsu z powierzchni kamienia wapiennego. Jeżeli na dnie zbiornika cyrkulacyjnego 7 następuje oddzielanie cząstek gipsu od cząstek kamienia wapiennego, to można zrezygnować z separatora 39.

W ten sposób, według niniejszego przykładu wykonania, można zmniejszyć ilość powietrza potrzebną do silnego utleniania oraz ilość energii zasilającej mieszadła 8 intensywnie rozprowadzające powietrze utleniające. Ponadto można stosować gruboziarnisty kamień wapienny, dzięki czemu eliminuje się etap jego rozdrabniania. Kamień wapienny o dużych cząstkach (1 mm lub większych) można łatwo oddzielać od cząstek gipsu (zazwyczaj o wymiarach od 20 do 100 mm), co umożliwia zwiększenie ilości kamienia wapiennego w urządzeniu neutralizuj ącym 38. Jak z tego wynika, dzięki nieznacznej ilości kamienia wapiennego wymieszanego z gipsem uzyskano wysoką sprawność odsiarczania oraz gips o dobrej jakości.

Szósty przykład wykonania

Szósty przykład wykonania instalacji przedstawiono na fig. 32. Kropelki o małych średnicach znajdujące się w cieczy chłonnej rozpylanej z dysz rozpylających 6 sąporywane przez gazy spalinowej 1, ale odzyskiwane w odwadniaczach 16a i 16b usytuowanych w kanale wylotowym 19. Równocześnie, jak pokazano na fig. 33, mgła dolatująca do odwadniacza 16a zderza się z jego elementem 47 i zbiera się w nim, a następnie opada w postaci cienkiej warstwy cieczy 48 na dolną część elementu 47. Spływająca ciecz gromadzi się w rowku 50 w ścianie kanału 19 pod odwadniaczem 16a i płynie rurami 18 z powrotem do zbiornika cyrkulacyjnego 7. W mgle znajdują się różne cząstki, w tym, gips, które stopniowo osadzają się na powierzchni elementu 47 odwadniacza 16a. Do zmywania cząstek osadzonych na elemencie 47 odwadniacza 16a służy woda płucząca zgromadzona w zbiorniku 51 i doprowadzana do rur 52 za pomoc ąpompy. Woda tajest okresowo rozpylana z dysz wodnych 54 do odwadniacza 16a. Do płukania elementu znajdującego się za odwadniaczem 16b, jako wody płuczącej używa się cieczy, z której usunięto pył. Woda ta jest doprowadzana rurami 55, a następnie rozpylana dyszami 56.

Ciecz z cząstkami stałymi, stosowana tu jako woda płucząca, zbiera się w dolnej części odwadniacza 16b, skądjest podawana do zbiornika 51. Ilość cząstek stałych osadzających się na odwadniaczu tylnym 16b jest dużo mniejsza niż na odwadniaczu przednim 16a, w związku z czym, w przypadku zbierania tej cieczy w zbiorniku 51 i wykorzystywaniajej do mycia przedniego odwadniacza 16a,nie trzeba używać do tego nowej wody, co zwiększa efektywność działania całej instalacji.

185 143

Na fig. 34 pokazano w rzucie z góry odwadniacz 16a i otaczające go element).. Jego wymiary są większe od średnicy kanału wylotowego 19. Ponadto znajduje się w nim rowek 50, a tym samym rozpylona ciecz nie może przepływać pomiędzy kanałem 19 a odwadniaczem 16a. Większość rozdrobnionej mgły przepływa na drodze do odwadniacza 16a po wewnętrznej powierzchni ściany kanału wylotowego 19. W związku z tym, przed odwadniaczem 16a można umieścić rynnę przelewową 59 z zadaniem uniemożliwiania mgle wpływania do odwadniacza 16a. Rynna przelewowa 59 jest skonstruowana w taki sposób, że posiada końcówkę wygiętą w kierunku strumienia gazów, dzięki czemu ciecz zgromadzona w tej części może wypływać w kierunku dolnej części kanału wylotowego 19 bez groźby ponownego rozpylenia do następnej części kanału przepływowego.

Na fig. 35 przedstawiono szczegółową konstrukcję sekcji odwadniaczy 16a i 16b. Rynna przelewowa 59 znajduje się przed odwadniaczem przednim 16a. Jak opisano wcześniej, rozproszona mgła, po przepłynięciu po wewnętrznej powierzchni ściany 19 w kierunku odwadniacza 16a, gromadzi się na dnie kanału 19 w rynnie przelewowej 59. W powierzchni dna kanału wylotowego 19 jest ukształtowana część 19a pochylona w kierunku zbiornika. Część ta biegnie od rynny przelewowej 59 w kierunku zbiornika cyrkulacy jnego pod wieżą absorpcyjną 2. Dzięki temu zgromadzona ciecz spływa po pochylonej ku zbiornikowi części 19a do zbiornika cyrkulacyjnego 7, a tym samym nie może być ponownie rozproszona z rynny przelewowej 59.

W powierzchni dna kanału 19, pomiędzy odwadniaczami 16a i 16b, jest ukształtowana część 19b pochylona ku odwadniaczowi. Zebrane na niej krople spływają do odwadniacza tylnego 16b. Ponadto na powierzchni 19b można umieścić dysze 62 do okresowego lub stałego spłukiwania dna z osadzonej tam mgły i cząstek, a tym samym zapobiega kłopotom związanym z tego typu zjawiskiem.

Na fig. 36 porównano ilość mgły rozpraszanej w znanych dotychczas wieżach absorpcyjnych 102 (pos.) oraz ilość mgły rozpraszanej wpoziomej wieży absorpcyjnej 2 według niniejszego przykładu wykonania. Wskaźnik rozpraszania mgły (udział mgły rozproszonej w stosunku do łącznej ilości rozpylonej cieczy chłonnej) odłożono na osi rzędnych, a prędkość przepływu gazu na osi odciętych. W stosowanym tu znaczeniu, ilość rozproszonej mgły jest definiowana jako ilość mgły rozproszonej wzdłuż drogi przepływu gazów do odwadniacza przedniego 16a. Jeżeli ilości mgły rozproszonej przez gaz płynący z prędkością 3 m/s w znanej dotychczas pionowej wieży absorpcyjnej 102 oraz w poziomej wieży absorpcyjnej 2 sąze sobąporównywalne, to ilość rozproszonej mgły (punkt x na fig. 34) w znanej dotychczas wieży absorpcyjnej 102 jest bardzo mała i wynosi 0,2, pod warunkiem, że ilość mgły rozproszonej w niniejszym przykładzie wykonania (krzywa a) jest definiowana jako 1. W odróżnieniu, w poziomej wieży absorpcyjnej 2 bez rynny przelewowej 59, ilość rozproszonej mgły (krzywa b), w przypadku wzrostu prędkości gazu, rośnie. Dla prędkości przepływu gazów spalinowych na poziomie 6 m/s, ilość tajest cztery razy większa niż w niniejszym przykładzie wykonania.

Wynika to z tego, że większość rozproszonej mgły porwanej przez gaz, zderza się na drodze do odwadniacza 16a z wewnętrzną ścianą kanału 19. Natomiast w niniejszym przykładzie wykonania, nawet przy wzroście prędkości przepływu gazu, większość rozproszonej mgły zderzającej się z rynnąprzelewową59 na wewnętrznej powierzchni ściany kanału wylotowego 19 na drodze do odwadniacza 16a, można gromadzić w rynnie przelewowej 59. W związku z tym, nawet w przypadku wzrostu prędkości przepływu gazów, nie rośnie obciążenie odwadniacza 16 oraz nie spada jego sprawność zbierania mgły.

Jak już wspomniano, w niniejszym przykładzie wykonania, nawet w przypadku wzrostu prędkości przepływu gazów spalinowych do poziomu powodującego wzrost ilości rozpraszanej mgły, obciążenie odwadniaczy 16a i 16b rośnie tylko nieznacznie, a tym samym nie zmniejsza się ich sprawność, w związku z czym nie ma potrzeby stosowania nowej konstrukcji urządzenia do zbierania mgły.

Siódmy przykład wykonania

Instalację odsiarczającą według niniejszego przykładu wykonania pokazano na fig. 37. Powierzchnia dna kanału wlotowego 3 w wieży absorpcyjnej 2 jest lekko pochylona w sposób umożliwiający odzyskiwanie cieczy chłonnej rozpylanej z dysz 6 w kanale wlotowym 3. Największa część cieczy chłonnej rozpylanej z dysz 6 jest zbierana przez liczne pionowe płyty 63 umieszczone w kanale wylotowym 19 i tworzy na ich powierzchni cienką warstwę. Dzięki temu ciecz ta wchłania i usuwa z gazów spalinowych gazowy dwutlenek siarki, nie pochłonięty w całości przez ciecz rozpylaną z dysz 6. Płyty 63 biegną równolegle do kierunku przepływu gazów spalinowych,

185 143 j ak pokazano w powiększeniu nafig.38.Wcelu uniemożliwienia osadzania się kamienia na pionowych płytach 63, można je płukać sklarowaną wodą płynącą przewodem 64 odzyskaną w urządzeniu 20 do odzyskiwania gipsu lub dodatkową wodą doprowadzaną przewodem 66. Nie zebrana przez płyty 63 ciecz chłonnajest usuwana z obiegu za pomocątylnego odwadniacza 16.

W urządzeniu można stosować płytę pionową. 63 pokazanąna fig. 39. W tym przypadku, rozproszona mgła, po przepłynięciu po założonej części 63a, osadza się na pionowej płycie 63 w wyniku zderzenia pod działaniem bezwładności, co zwiększa sprawność usuwania rozproszonej mgły.

(Przykład doświadczalny)

W celu potwierdzenia skuteczności działania niniejszego przykładu wykonania (z pionowymi płytami 63 w układzie pokazanym na fig. 38) przeprowadzono testy instalacji pilotowej o wydajności 2500 Nm3/h. Poniżej przedstawiono uzyskane wyniki:

(1) Warunki wyjściowe,

Ilość gazów spalinowych: 2 500Nm³h

Stężenie SO₂ na wlocie: 2 200ppm

Stosunek ilościowy gazu do cieczy: 15 litrów/Nm3

Prędkość przepływu gazów spalinowych w wieży: 5-12 m/s (2) Wyniki

Pozycja	Warunki
G.F.V. 5 m/s Brak V.P.	G.F.V 5 m/s ZV.P. (Aktualny przykład)	G.F.V 12 m/s Z V.P. (Aktualny przykład)
Stopień odsiarczania (%)	86,0	92,4	94,3
Ilość mgły na wlocie do odwadniacza 16 (g/Nm3)	200	12	100
Ilość mgły na wylocie z odwadniacza 16 (mg/Nm )	120	22	54

G.F.V. = prędkość przepływu gazów V.P. = płyta pionowa

Powyższe wyniki testów potwierdziły możliwość zmniejszenia ilości mgły na wlocie do odwadniacza 16 oraz zwiększenia sprawności odsiarczania za pomocą licznych pionowych płyt 63 umieszczonych przed odwadniaczem 16 w kanale wylotowym 19.

Umieszczone w ten sposób za dyszami rozpylającymi liczne pionowe płyty 63 zapewniają, nawet po wzroście prędkości przepływu gazów w wieży absorpcyjnej 2, powodującym wzrost ilości rozproszonych rozpylonych kropli, że pionowe płyty 63 mogą zbierać rozproszoną mgłę, oraz że na ich powierzchni powstaje cienka warstwa cieczy chłonnej, wchłaniająca tę część gazowego kwasu siarkawego, która nie została wchłonięta w kanale wlotowym 3, co zwiększa sprawność procesu odsiarczania.

Ósmy przykład wykonania

Instalację odsiarczającą według tego przykładu wykonania przedstawiono na fig. 40. Jego charakterystyczną cechą jest porowata płyta 69 umieszczona w poprzek przekroju kanału po wylotowej stronie wieży absorpcyjnej 2, tj. za zbiornikiem cyrkulacyjnym 7 i powyżej niego. Korzystnie, w miejscu połączenia poziomej części kanału wylotowego 19ze ścianą boczną zbiornika cyrkulacyjnego 7, jak pokazano na fig. 41 i 42, możną umieścić porowatą owiewkę 24 zapobiegającą rozpraszaniu mgły porwanej przez strumień gazów.

Gazy spalinowe 1 wpływają kanałem wlotowym 3 i płyną wraz z porwanymi cząstkami cieczy chłonnej ku wylotowi. Docelową wartość stopnia odsiarczania uzyskuje się podczas ich przepływu przez otwory w porowatej płycie 69 z warstwą cieczy uformowaną przez zderzającą się z nią rozproszoną mgłę. Inaczej mówiąc, powierzchnia (warstwa graniczna) rozpylonych kro28

185 143 pelek cieczy chłonnej, znajdujących się w gazach spalinowych 1, może mieć w pewnych przypadkach niewielką prędkość względem gazów spalinowych 1, wskutek czego nie następuje odnawianie powierzchni tych kropelek. Powierzchnia ta jest już nasycona SOx z gazów spalinowych 1, w związku z czym ma mniejszy udział w odsiarczaniu, pomimo wystarczającej odległości pomiędzy rurami rozpylającymi 4 a odwadniaczem 16, zapewniającej odpowiedni czas styczności gazów spalinowych z ciecząchłonną. Element oporowy, na przykład porowata płyta 69, umieszczony pomiędzy rurami rozpylającymi 4 a odwadniaczem 16, pełni nie tylko rolę zderzaka, w który uderza rozpylona mgła i gromadzi się na nim, ale służy również do odnawiania powierzchni warstwy cieczy. Dzięki takiemu rozwiązaniu gazy spalinowe przepływają przez warstwę cieczy uformowanej przez zebraną mgłę na porowatej płycie 69, co intensyfikuje reakcję odsiarczania.

Elementem oporowym nie musi być koniecznie porowata płyta 69. Może to być dowolny element pod warunkiem, że umożliwia odnawianie powierzchni rozpylonych kropelek cieczy chłonnej, a tym samym zwiększa w pewnym stopniu intensywność odsiarczania.

Porowatą płytę 69 można umieścić w tylnej części kanału wlotowego 3, jak pokazano na fig. 43. Korzystnie, odpowiedni opływ zawiesiny cieczy chłonnej oraz maksymalne zmniejszenie strat ciśnienia zapewniają otworki o średnicy 10 mm lub większej, których stosunek powierzchni do powierzchni całej płyty wynosi 20% lub więcej. Można stosować porowate płyty 69 o takiej samej średnicy otworków i podziałce pomiędzy nimi, ale można regulować wymiary otworków i podziałkę w kierunku wysokości płyty (czyli w kierunku prostopadłym do przepływu gazów spalinowych). Korzystnie, w przypadku regulacji tych parametrów, średnica otworków w dolnej części porowatej płyty 69 powinna być większa niż średnica otworków w jej części górnej, albo też podziałką pomiędzy otworami powinna być mniej sza, co zwiększa stosunek powierzchni otworków do powierzchni płyty, ponieważ ilość mgły napływającej na dolnączęść porowatej płyty 69 jest większa. Ponieważ kanał wlotowy 3 stanowi integralną konstrukcję ze zbiornikiem cyrkulacyjnym 7 bardzo znacznie zmniejsza się rozpraszanie w kierunku współprądowym i przedłuża czas styku gazów spalinowych z cieczą chłonną, a tym samym zapewnia się maksymalne odzyskiwanie rozpylonej cieczy chłonnej.

W porowatej płycie 69, w tej jej części, która łączy się z dnem wieży absorpcyjnej 2, w miejscu j ego pochylenia względem zbiornika cyrkulacyjnego 7, można zrobić szczelinę do usuwania cieczy.

Na fig. 44 przedstawiono wykres ilustrujący związek pomiędzy prędkością przepływu gazów spalinowych (na osi odciętych) na wlocie do wieży absorpcyjnej 2, a ilością mgły (na osi rzędnych) na wlocie do odwadniacza 16 dla instalacji o wydajności gazów spalinowych 3000 Nm³h i stężenia SO₂ w gazach rzędu 2000 ppm. Stwierdzono, że po zainstalowaniu porowatej płyty 69 (krzywa a), ilość mgły na wlocie do odwadniacza 16 jest mniejsza niż bez tej płyty (krzywa b), nawet po zwiększeniu prędkości przepływu gazów spalinowych. Wynika z tego znaczny pozytywny wpływ porowatej płyty 69.

(Przykład doświadczalny 1)

Przeprowadzono odsiarczanie gazów spalinowych za pomocą mokrej instalacji odsiarczającej pokazanej na fig. 40.

Warunki wyjściowe były następujące:

Ilość gazów spalinowych:

Stężenie SO₂:

Stężenie pyłu na wlocie:

Temperatura gazów na wlocie:

Ilość powietrza utleniającego:

Ilość stopni rur rozpylających:

Stosunek ilości cieczy do gazów:

Wymiary wlotu do wieży absorpcyjnej: Nadmiar kamienia wapiennego w procentach: Płyta porowata Wielkość otworków:

3000 Nm³/'h 2000 ppm 200 2^00ΝΓη/

150°C 30 Nm³0 llttów/Nm³ C 55 Oimn

10% rmn

185 143

Udział powierzchni otworków: (Wyniki badań) Stopień odsiarczenia: Stopień utlenienia: Spadek ciśnienia w wieży: Ilość mgły na wylocie: (Przykład doświadczalny 2)

50 % 80% 99,7 % 100 mm H2O 100 mg/Nm3

Przeprowadzono odsiarczanie gazów spalinowych za pomocą instalacji odsiarczającej pokazanej na fig. 43. Warunki wyjściowe były następujące:

Ilość gazów spalinowych: 3000 Nm3/h

Stężenie SO2: Stężenie pyłu na wlocie: Temperatura gazów na wlocie: Ilość powietrza utleniającego: Ilość stopni rur rozpylających: Stosunek ilości cieczy do gazów: Wymiary wlotu do wieży absorpcyjnej: Nadmiar kamienia wapiennego w procentach: Płyta porowata Wielkość otworków: Udział powierzchni otworków: (Wyniki badań) Stopień odsiarczenia: Stopień utlenienia: Spadek ciśnienia w wieży: Ilość mgły na wylocie: (Przykład doświadczalny 3)

2000 ppm 200 mg/Nm3 150°C 30 Nm3/h 3 15 litrów/Nm3 □ 350 mm 10% 40 mm 50% 83% 99,7 % 115 mm H2O 95 mg/Nm3

Przeprowadzono odsiarczanie gazów spalinowych za pomocą instalacji odsiarczającej pokazanej na fig. 40, ale z kanałem wlotowym 3 (fig..41) umożliwiającym kierowanie całej rozpylonej cieczy chłonnej zgodnie z przepływem gazów spalinowych. Warunki wyjściowe były

następujące: Ilość gazów spalinowych: Stężenie SO2: Stężenie pyłu na wlocie: Temperatura gazów na wlocie: Ilość powietrza utleniającego: Ilość stopni rur rozpylających: Stosunek ilości cieczy do gazów: Wymiary wlotu do wieży absorpcyjnej: Nadmiar kamienia wapiennego w procentach: Płyta porowata Wielkość otworków: Udział powierzchni otworków: (Wyniki badań) Stopień odsiarczenia: Stopień utlenienia: Spadek ciśnienia w wieży: Ilość mgły na wylocie: (Porównawczy przykład doświadczalny 1)

3000 Nm-3'h 2000 ppm 200 mg/Nm3 150°C 30 Nm3/h 3 20 litrów/Nm3 □ 350 mm 10% 40 mm 50% 80% 99,7 % 55 mm H2O 150 mg/Nm3

Przeprowadzono odsiarczanie gazów spalinowych w taki sam sposób jak w przykładzie 1, ale po usunięciu porowatej płyty 69 zamontowanej w przykładzie 1 pomiędzy kanałem wlotowym 3 a odwadniaczem 16. Uzyskano następujące wyniki:

185 143 (Wyniki badań)

Stopień odsiarczenia: Stopień utlenienia:

Spadek ciśnienia w wieży: Ilość mgły na wylocie:

67%

99,7 % mm H₂O

150 mg/Nm3

Po 100 godzinach pracy instalacji przeprowadzono kontrolę jej zespołów wewnętrznych stwierdzając znaczne zużycie elementów odwadniacza 16.

Jak wynika z przykładu doświadczalnego 3, w niniejszym przykładzie wykonania uzyskano taki sam efekt nawet w przypadku rozpylania cieczy chłonnej ze wszystkich dysz rozpylających 6 zgodnie z kierunkiem przepływu gazów spalinowych. Jednakże obciążenie mgłąw tym przypadku jest bardzo wysokie, w związku z czym, korzystnie, należy stosować porowatą płytę 69 usytuowanąza zbiornikiem cyrkulacyjnym 7 a przed odwadniaczem 16. Należy zauważyć, że w przypadku usuwania w odwadniaczu zwykłych rozpylonych kropelek, graniczna prędkość przepływu może wynosić około 7 do 8 m/s, w związku z czym, w pewnych przypadkach, wymiary kanału wylotowego 19, w którym znajduje się odwadniacz 16, mogą być większe niż wymiary kanału wlotowego 3 znajdującego się przed zbiornikiem cyrkulacyjnym 7.

W niniejszym przykładzie wykonania, postawiony sobie cel można w pewnym stopniu osiągnąć nawet za pomocąporowatych płyt 69 umieszczonych, w kilku stopniach w układzie poziomym (tj. w kierunku równoległym do kierunku przepływu gazów spalinowych, jak widać na fig. 42). Wynika to z tego, że rozproszona mgła płynie ku wylotowi, ale równocześnie opada, wskutek czego możnajązbierać i formować z niej cienkąwarstwę, a tym samym odsiarczać gazy spalinowe, nawet za pomocą poziomych płyt porowatych 69.

Niniejszy przykład wykonania opisanojako konstrukcję, w której wieża absorpcyjnej 2 i zbiornik cyrkulacyjny 7 tworzą integralną całość, ale podobny efekt można uzyskać nawet za pomocą konstrukcji, w której wieża absorpcyjna 2 i zbiornik cyrkulacyjny 7 są zespołami oddzielnymi połączonymi ze sobą za pomocą kanału opadowego, jak pokazano na fig. 45.

Dzięki rozwiązaniu tego typu, zastosowanym w niniej szym przykładzie wykonania, wysokość wieży absorpcyjnej 2 jest mniejsza, przy równie wysokiej sprawności odsiarczania i zmniejszonej ilości mgły na wylocie, co umożliwia zaoszczędzenie na robociźnie i wzrost sprawności.

Dziewiąty przykład wykonania

Niniejszy przykład wykonania mokrej instalacji do odsiarczania gazów spalinowych jest konstrukcją poziomą pokazaną na fig. 4, ale z dodatkowym elementem w kanale wlotowym 3. Pionowy przekrój kanału wlotowego 3 i zbiornika cyrkulacyjnego 7 (w teoretycznym przekroju poprzecznym poprowadzonym płaszczyzną A-A na fig. 4) pokazano schematycznie na fig. 46, a przekrój poprzeczny poprowadzony płaszczyzną A-A na fig. 46, pokazano schematycznie na fig. 47.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 46, dysze rozpylające 6 są rozmieszczone bezpośrednio na dwóch przeciwległych ścianach bocznych i ścianie górnej kanału wlotowego 3. Rury rozpylające 4 i rury obiegowe cieczy 12 są zainstalowane na zewnątrz kanału wlotowego 3 i połączone z dyszami rozpylającymi 6. Ciecz chłonna jest doprowadzana ze zbiornika cyrkulacyjnego 7 do dysz rozpylających 6, pompowana tymi rurami za pomocą pomp 11. Należy zwrócić uwagę na to, że w tym przypadku można zrezygnować z dysz rozpylających 6 zamontowanych na górnej ścianie kanału wlotowego oraz z odpowiednich rur rozpylających 4.

Wieża absorpcyjna 2 według niniejszego przykładu wykonania jest skonstruowana w taki sposób, że rury rozpylające 4 oraz ich podpory znajdują się poza kanałem wlotowym 3, co eliminuje możliwość zderzania się kropli cieczy chłonnej z nimi, a tym samym ewentualne wstrzymywanie reakcj i wchłaniania SO₂ z gazów spalinowych. Zatem w niniej szym przykładzie wykonania, kropelki cieczy chłonnej mogą skutecznie uczestniczyć w reakcji odsiarczania, co zapewnia uzyskanie takiego samego stopnia odsiarczania jak w instalacji odsiarczającej pokazanej na fig. 4, z równoczesnym zmniejszeniem ilości rozpylanej cieczy chłonnej.

Ponadto w wieży absorpcyjnej 2 według niniejszego przykładu wykonania każdy zespół rur rozpylających na ścianach bocznych i górnej kanału wlotowego 3 jest obsługiwany za po185 143 mocąwłasnej pompy cyrkulacyjnej 11. Dzięki takiemu rozwiązaniu można zmieniać ilość cieczy chłonnej rozpylanej z danej części ściany bocznej albo górnej, w zależności od typu gazów spalinowych, natężenia ich przepływu lub zawartości w nich SOx.

Należy zauważyć, że we wszystkich przykładach wykonania instalacji według niniejszego wynalazku ilość cieczy chłonnej rozpylanej z dysz rozpylających 6 jest regulowana za pomocą elementów regulacyjnych (nie pokazanych) usytuowanych w rurach rozpylających 4.

Na fig. 46 widać, że pionowy przekrój poprzeczny wieży absorpcyjnej 2 ma kształt kwadratu, ale może to być również koło. Ponadto na fig. 46 i 47 pokazano, że rury rozpylające 4 i dysze rozpylające 6 leżą w płaszczyźnie poziomej, ale możliwe są również inne orientacje, na przykład pionowo na ścianach bocznych kanału wlotowego.

Jeżeli rury rozpylające 4 i ich podpory znajdują się wewnątrz wieży absorpcyjnej 2, to zazwyczaj wyrabia się je z materiału o wysokiej jakości, na przykład ze stali nierdzewnej, co zapobiega ich korozji powodowanej przez zawiesinę cieczy o silnie kwasowym odczynie. Natomiast w instalacji według niniejszego przykładu wykonania nie trzeba stosować materiałów tego typu, ponieważ zarówno rury rozpylające 4 jak towarzyszące im elementy znajdują się na zewnątrz wieży absorpcyjnej.

W instalacji według niniejszego przykładu wykonania możliwe jest osiągnięcie tej samej sprawności odsiarczania jak w instalacji pokazanej na fig. 4, przy mniejszym zużyciu rozpylanej cieczy chłonnej, co zmniejsza koszty eksploatacyjne. Ponadto, dzięki eliminacji dodatkowych elementów wstawianych do kanału przepływowego, można również zmniejszyć kosztyjej budowy. Dziesiąty przykład wykonania

Instalację według tego przykładu wykonania pokazano na fig. 48. W tym przypadku na górnej ścianie zbiornika cyrkulacyjnego 7 (tj. na górnej ścianie wieży absorpcyjnej 2) umieszczono dyszę rozpylającą 71 do rozpylania cieczy chłonnej przeznaczonej do usuwania mgły. Zadaniem konstrukcji tego typu jest zbieranie mgły rozproszonej w gazach spalinowych w celu zmniejszenia obciążenia odwadniacza 16. W tym celu dysza 71 rozpyla ciecz chłonną, która usuwa mgłę z gazów spalinowych. Dzięki takiemu rozwiązaniu wyeliminowano dodatkowe elementy oporowe, takie jak porowate płyty 69 umieszczone w kanale wlotowym 19, pokazane na fig. 40. Część cieczy chłonnej pompowanej pompą obiegową 11 jest rozpylana z dyszy rozpylającej 71 ku powierzchni cieczy chłonnej w zbiorniku cyrkulacyjnym 7. Dzięki temu, gazy spalinowe 1, wpływające kanałem wlotowym 3, przepływają prostopadle do kierunku lotu kropelek cieczy rozpylanej z tej dyszy. W ten sposób z przepływających gazów spalinowych są wytrącane kropelki mgły, które biegną ku powierzchni cieczy w zbiorniku cyrkulacyjnym 7. Wynika to z większych sił bezwładności działających bardziej na rozproszoną mgłę znajdującą się w gazach spalinowych, ze względu najej dużo większą od gazu gęstość. W rezultacie rozpylona mgła zderza się z mgłąbiegnącąUu powierzchni cieczy w zbiorniku cyrkulacyjnym 7 i spada wraz z nią.

Efekt działania instalacji według nęnkzjtzego przykładu wykonania pokazano na fig. 50. Jak widać, natężenie przepływu rozproszonej mgły (stosunek ilości rozproszonej mgły do łącznej ilości rozpylonej cieczy chłonnej) na wlocie do odwadniacza 16 znajdującego się w kanale wylotowym 19 w instalacji według niniejszego przykładu wykonania jest o połowę mniejszy niż w drugim przykładzie wykonania (fig. 4). W obu przypadkach zastosowano jzdnostopniowy odwadniacz 16 bez odwadniacza przedniego 16a (fig. 51). Uzyskano w zasadzie taki sam efekt jak w przypadku stosowania odwadniacza przedniego 16a (fig. 51).

Ciecz chłonna rozpylana z dyszy 71 również wchłania SO2 z gazów spalinowych 1, w związku z czym wspomniane wcześniej zadanie można wystarczająco zrealizować odprowadzając część cieczy chłonnej doprowadzanej do dysz rozpylających 6 bez zwiększania ilości cieczy chłonnej pompowanej pompami 11. Dzięki temu nie trzeba zwiększać energii zużywanej przez pompy obiegowe 11.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 49, na górnej ścianie zbiornika cyrkulacyjnego 7 jest umieszczona płyta działowa 72 blokująca część strumienia gazów spalinowych płynącego pomiędzy ścianą górną zbiornika cyrkulacyjnego 7 a rowizrzchniącizczy, jak pokazano na fig. 48, wskutek czego gazy spalinowe płyną w pobliżu powierzchni cieczy. Dysza rozpylającą 71 jest

185 143 osadzona na dolnym końcu płyty działowej 72. Dzięki silniejszemu zakrzywieniu strumienia gazów przez płytę 72 w taki sposób, że musi on przepływać bliżej powierzchni cieczy niż w przykładzie wykonania pokazanym na fig. 48, mgła uderza o powierzchnię cieczy· w zbiorniku cyrkulacyjnym 7 lub o dno ze swoją siłą. W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 49 prędkość gazów spalinowych rośnie podczas ich przepływu przez grupę kropli rozpylonych przez dyszę 71 i jest większą niż w przykładzie wykonania pokazanym na fig. 48, co wiąże się również ze wzrostem siły bezwładności działającej na mgłę w gazach spalinowych 1 oraz z poprawą sprawności usuwania rozproszonej mgły przez mgłę znajdującą się w gazach spalinowych.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 52 obniżono górną ścianę zbiornika cyrkulacyjnego 7 w miejscu, w którym znajduje się płyta, działowa 72 używana w przykładzie wykonania pokazanym na fig. 49. W rezultacie część górnej ściany zbiornika cyrkulacyjnego 71 jest bliżej powierzchni znajdującej się w nim cieczy. Na tej części ściany górnej, która znajduje się bliżej powierzchni cieczy, zamontowano dyszę rozpylającą 7. Zatem, podobnie jak w przykładzie wykonania pokazanym na fig. 49, rozwiązanie to umożliwia dodatkową intensyfikację efektu usuwania mgły z gazów spalinowych 1.

W przykładach wykonania pokazanych na fig. 48,49 i 52, zespół do usuwania rozproszonej mgły nie znajduje się przed odwadniaczem 16, co umożliwia zmniejszenie kosztów urządzeń, zmniejszenie strat ciśnienia w wieży absorpcyjnej 2 oraz zmniejszenie energii zużywanej do napędu wentylatora odsiarczającego. W związku z tym, dzięki zwiększeniu prędkości przepływu gazów spalinowych istnieje możliwość budowy wieży absorpcyjnej 2 o bardziej zwartej konstrukcji.

Jedenasty przykład wykonania

Niniejszy przykład wykonania instalacji do odsiarczania gazów spalinowych jest konstrukcjąpoziomąpokazanąna fig. 3 i fig. 4, ale z dodatkowym elementem w kanale wlotowym 3. Pionowy przekrój kanału wlotowego 3 i zbiornika cyrkulacyjnego 7 (w teoretycznym przekroju poprzecznym poprowadzonym płaszczyzną A-A na fig. 4) pokazano na fig. 53, a przekrój poprzeczny poprowadzony płaszczyznąA-A na fig. 53, pokazano schematycznie na fig. 54. Na fig. 53 i 54, części i elementy o tych samych funkcjachjak ich odpowiedniki w wieży absorpcyjnej 2 pokazanej na fig. 3 i 4, oznaczono takimi samymi numerami identyfikacyjnymi jak na fig. 3 i 4, a ich opis pominięto.

Jak widać na fig. 53 i 54, dysze rozpylające 6 są zamontowane w kilku stopniach na przeciwległych ścianach bocznych kanału wlotowego 3 mającego kształt rękawa o przekroju kwadratowym (albo, ewentualnie, rury o przekroju kołowym), co umożliwia umieszczenie rur rozpylających 4 na zewnątrz niego. Takie rozwiązanie eliminuje groźbę korozji zewnętrznych powierzchni rur rozpylających 4 oraz konieczność stosowania elementów nośnych podpierających zarówno rury 4jak i dysze rozpylające 6. Ponadto na zewnątrz wieży absorpcyjnej 2 można również umieścić osprzęt dysz rozpylających 6, dzięki czemu nie ma obawy o jego korozję i można go wytwarzać z tanich materiałów.. Dodatkowo, dzięki usunięciu z kanału przepływowego elementów osprzętu dysz rozpylających 6 wyeliminowano również w ten sposób straty ciśnienia w strumieniu z rozpylonymi kropelkami.

Jeżeli jednak dysze rozpylające 6 osadzi się bezpośrednio w ścianach bocznych kanału wlotowego 3, to miejsce geometryczne ruchu kropelek rozpylanej zawiesiny ma postać powierzchni stożkowej rozciągającej się z dyszy rozpylającej 6, stanowiącej jej wierzchołek. W związku z tym, pomiędzy sąsiednimi dyszami rozpylającymi 6 tworzy się obszar, gdzie nie ma rozpylonych kropelek cieczy chłonnej. Wskutek tego część gazów spalinowych płynących kanałem wlotowym 3 nie styka się z cieczą chłonną i przelatuje swobodnie przez wieżę absorpcyjną 2, co zmniejsza sprawność ich odsiarczania. W związku z tym, jak pokazano na fig. 53 i 54, pomiędzy dyszami rozpylającymi 6, usytuowanymi w kilku stopniach na bocznych ścianach kanału wlotowego 3, montuje się płyty 73 zapobiegające swobodnemu przepływowi gazów spalinowych. Rozwiązanie to zapobiega swobodnemu przepływowi gazów spalinowych przez martwy obszar pomiędzy rozpylonymi stożkowe kropelkami cieczy a ścianąbocznąkanału wlotowego 3 .Płyty 73, zapobiegające swobodnemu przepływowi gazów spalinowych przez martwe obszary, sąosadzonewtaki sposób, że kierują się ku kropelkom rozpylanym z dysz rozpylających 6. W obszarze, do

185 143 którego nie docierają rozpylane kropelki, szerokość tych płyt w kierunku rozpylanej mgły jest ograniczona, dzięki czemu nie przeszkadzaj ą rozpylaniu kropelek.

Przykład wykonania pokazany na fig. 55, jest modyfikacją przykładu wykonania pokazanego na fig. 53, ale różni się od niego konfiguracją płyt 73 zapobiegających przepływowi gazów przez obszar martwy. W tym przypadku płyty 73 są osadzone w kilku stopniach na ścianach bocznych kanału wlotowego 3, pomiędzy stopniami dysz rozpylających 6, i biegną pod kątem, jaki tworzy powierzchnia stanowiąca miejsce geometryczne ruchu kropelek rozpylanych z dysz rozpylających 6. W tym przypadku szerokość płyt 73 w kierunku ruchu rozpylanych kropelek jest ograniczona w obszarze znajdującym się na zewnątrz wspomnianej powierzchni stanowiącej miejsce geometryczne ruchu kropelek, w związku z czym gazy spalinowe nie mogą przepływać pomiędzy dyszami rozpylającymi 6.

Na fig. 56 przedstawiono modyfikację przykładu wykonania pokazanego na fig. 53. W tym przypadku dysze rozpylające 6 są zamontowane w miejscach o takiej samej wysokości jak wielostopniowe płyty 73, zapobiegające przepływowi gazów spalinowych przez obszary martwe, zainstalowane w ścianach bocznych kanału wlotowego 3, w taki sposób, że ich końcówki są zwrócone w kierunku płyt 73, co zapobiega przepływowi gazów spalinowych 1 przez obszary martwe.

Inny, alternatywny przykład wykonania, o podobnej zasadzie działania, pokazano na fig. 57. W tym przypadku części ściany bocznej kanału wlotowego 3 wygięto kujego środkowi, w wyniku czego powstały pionowe rowki. Jak widać na fig. 57, dysze rozpylające 6 zamontowano na dolnych częściach skośnych ścian rowków w sposób umożliwiający rozpylanie cieczy chłonnej zgodnie z kierunkiem strumienia gazów spalinowych. Ponadto dysze rozpylające 6, znajdujące się w tylnej części kanału wlotowego 3, można montować na górnych częściach skośnych ścian rowków, co z kolei umożliwia przeciwprądowe, względem gazów spalinowych, rozpylanie cieczy chłonnej. Jeżeli dysze rozpylające 6 sąrozmieszczone wjednym stopniu, to podczas rozpylania cieczy chłonnej powstaje pomiędzy nimi obszar, w którym nie ma rozpylonych kropelek. Wadę tę, polegającą na istnieniu obszarów, w których nie ma rozpylonych kropelek, można wyeliminować rozmieszczając dysze rozpylające 6 w dwóch lub więcej stopniach oraz w zespołach górnych i dolnych w pionie w układzie zygzakowym.

W powyższych przykładach wykonania, płyty 73, zapobiegające przepływowi gazów spalinowych przez obszary martwe, lub rowki, sąrozmieszczone w układzie pionowym na lub w ścianach bocznych kanału wlotowego 3, ale z równym powodzeniem możnaj e umieścić na poziomej części ścian bocznych kanału wlotowego 3 albo na takiej jego części, którajest pochylona pod ściśle określonym kątem w stosunku do pionu. W tym przypadku ciecz chłonną można doprowadzać tą samą rurą rozpylającą 4 do grupy dysz rozpylających 6 w kierunku poziomym lub w kierunku skośnym pod ściśle określonym kątem względem kierunku pionowego.

Dwunasty przykład wykonania

Niniejszy przykład wykonania przedstawiono na fig. 58 do 62. W poziomej instalacji odsiarczającej pokazanej na fig. 58 ze skośnym dnem wieży absorpcyjnej 2, większość cieczy rozpylanej z dysz rozpylających 6 pada na dno kanału wlotowego 3, gdzie zbiera się i spływa do zbiornika cyrkulacyjnego 7. Jak pokazano na fig. 58, w skośnej części dna znajduje się rynna przelewowa 75 lub rowek 76, w których zbiera się rozpylona ciecz chłonna. Rynnę przelewową 75 można przesunąć ze środka dna wieży absorpcyjnej 2 ku jej ścianie (patrz fig. 59), wskutek czego ciecz chłonna, spływającąpo skośnym dnie, płynie stycznie do kołowej ściany bocznej zbiornika cyrkulacyjnego 7, co wywołuje w nim cyrkulację cieczy bez konieczności mieszania, a tylko dzięki energii spływającej cieczy 77.

Zazwyczaj odpowiednie mieszanie cieczy w zbiorniku cyrkulacyjnym 7 można uzyskać za pomocą mieszadeł o wydajności stanowiącej połowę ilości cieczy zawartej w zbiorniku cyrkulącyjnym 7 (na minutę). W przypadku dużej objętości zbiornika cyrkulacyjnego 7, a tym samym dużej ilości zgromadzonej w nim cieczy, sama energia spływającej cieczy może okazać się niewystarczająca do mieszania całej cieczy chłonnej znajdującej się w zbiorniku. W takiej sytuacji, tak jak dotychczas, w zbiorniku cyrkulacyjnym 7 trzeba umieścić odpowiednie mieszadła.

185 143

Natomiast w przypadku krótkiego przebywania cieczy chłonnej w zbiorniku cyrkulacyjnym 7, rozwiązanie to wystarcza doj ej mieszania, nawet bez mieszadła w zbiorniku cyrkulacyj nym 7.

W niniejszym przykładzie wykonania można zrezygnować z mieszadeł do rozprowadzania powietrza doprowadzanego do zbiornika cyrkulacyjnego 7, co upraszcza konstrukcję zbiornika cyrkulacyjnego 7 oraz zmniejsza koszty energii.

Ponadto można zmniejszyć ilość powietrza doprowadzanego do zbiornika cyrkulacyjnego 7, dostarczając je denną rurą 79 do skośnej części dna kanału wlotowego 3, w miejscu o gwałtownych zaburzeniach cieczy, albo dostarczając je rurą 80 pod pustą część wieży absorpcyjnej 2, do miejsca znajdującego się w pobliżu powierzchni cieczy w zbiorniku cyrkulacyjnym 7. Tlen znajdujący się w powietrzu doprowadzonym rurą denną 79 rozpuszcza się w cieczy chłonnej w wyniku jej burzliwego przepływu, po czym utlenia wodorosiarczyn wapniowy. Powietrze doprowadzone do części znajdującej się w pobliżu powierzchni cieczy w zbiorniku cyrkulacyjnym 7 wpływa do cieczy tworząc pęcherzyki 81, co dodatkowo intensyfikuje utlenianie wodorosiarczynu wapnia. Ilość powietrza doprowadzanego rurą nadmuchową 10 do zbiornika cyrkulacyjnego 7 można zmniejszyć doprowadzając powietrze do skośnej części dna kanału wlotowego, gdzie występuje burzliwy przepływ cieczy, albo też do miejsca znajdującego się w pobliżu powierzchni cieczy w zbiorniku cyrkulacyjnym 7.

Na fig. 59 przedstawiono budowę dna w przekroju poprzecznym poprowadzonym płaszczyzną A-A na fig. 58. W przykładzie wykonania tego typu, zbiornik cyrkulacyjny pokazany w przekroju poziomym jest okrągły, co nie oznacza, że nie może mieć innego kształtu, na przykład prostokątnego. Ciecz chłonna rozpylona z dysz rozpylających 6, po wchłonięciu SO₂ spływa na skośną część dna kanału wlotowego 3 wieży absorpcyjnej 2, po czym gromadzi się w rynnie przelewowej 75 znajdującej się w miejscu przesuniętym względem środka wieży absorpcyjnej 2 ku jej ścianie bocznej, a następnie spływa stycznie do bocznej ściany okrągłego zbiornika cyrkulacyjnego 7. W rozwiązaniu tego typu ciecz 77 spływająca do zbiornika cyrkulacyjnego 7, dzięki swojej energii, wprawia w cyrkulację znajdującą się w nim ciecz chłonną. Ponadto, ze względu na cyrkulację cieczy, powstające w zbiorniku cyrkulacyjnym 7 cząstki gipsu nie gromadzą się na jego dnie.

Na fig. 60 pokazano przekrój poprowadzony płaszczyznąB-B na fig. 58. Rynna przelewowa 75 na skośnej części dna wieży absorpcyjnej 2 znajduje się w miejscu odsuniętym odjej środka ku jej ścianie bocznej, wskutek czego spływająca ciecz 77 płynie w kierunku stycznym do bocznej ściany okrągłego zbiornika cyrkulacyjnego 7 (patrz fig. 59).

Na fig. 61 przedstawiono przykład wykonania w przekroju poprzecznym poprowadzonym płaszczyznąB-B na fig. 58. Na skośnej części dna wieży absorpcyjnej 2 widać rowek 76. W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 61, rowek 76 znajduje się w miejscu odsuniętym od środka dna wieży absorpcyjnej 2 w kierunkujej ściany bocznej, podobnie jak rynna przelewowa 75 pokazana na fig. 60. Na fig. 62 (podobnej do przekroju poprowadzonego płaszczyzna B-B na fig. 58) przedstawiono przykład wykonania, w którym w dnie wieży absorpcyjnej 2 znajduje się zarówno rynna przelewowa 75 jak i rowek 76.

Jak już wspomniano, niniejszy wynalazek umożliwia eliminację mieszadeł, które na ogół umieszcza się w zbiorniku cyrkulacyjnym 7, co upraszcza konstrukcję zbiornika cyrkulacyjnego 7 oraz zmniejsza koszty energii. Ponadto możliwe jest również zmniejszenie ilości powietrza doprowadzanego do zbiornika cyrkulacyjnego 7 poprzez doprowadzanie powietrza utleniającego do skośnej części dna wieży absorpcyjnej 2, gdzie występuje burzliwy przepływ cieczy, i/lub do miejsca znajdującego się w pobliżu powierzchni cieczy w zbiorniku cyrkulacyjnym 7.

Claims (16)

1. Instalacja mokra do odsiarczania gazów spalinowych zawierająca wieżę absorpcyjną z kanałem przepływowym gazów spalinowych usytuowanych w kierunku różnym od pionowego i składającym się z kanału wlotowego i kanału wylotowego z umieszczonym w nim odwadniaczem do usuwania rozproszonej mgły, oraz z dołączonym pomiędzy kanałem wlotowym i wylotowym zbiornikiem cyrkulacyjnym do magazynowania cieczy chłonnej i do utleniania tlenków siarki znajdujących się w cieczy chłonnej, a także zawierająca układ cyrkulacji łączący zbiornik cyrkulacyjny ze strefą rozpylania w kanale wlotowym, zawierającą dysze rozpylające, przy czym pole powierzchni przekroju poprzecznego w tylnej części kanału wlotowego prostopadłe do przepływu gazujest mniejsze niż pole powierzchni przekroju poprzecznego poprowadzonego prostopadle do przepływu gazów, kanału przepływowego na odcinku pomiędzy kanałem wlotowym i wylotowym i ponad zbiornikiem cyrkulacyjnym, zaś wieża absorpcyjna z kanałami, wlotowym i wylotowym, ' stanowi integralny zespół ze zbiornikiem cyrkulacyjnym i jest konstrukcją samonośną wspartą na zbiorniku cyrkulacyjnym, znamienna tym, że co najmniej w najbardziej przednim stopniu rozpylającym w strefie rozpylania w kanale wlotowym (3) znajdują się dysze rozpylające (6) rur rozpylających (4a), z wylotem . w kierunku zgodnym z przepływem gazów spalinowych, oraz co najmniej w najbardziej tylnym stopniu rozpylającym znajdują się dysze rozpylające (6) rur rozpylających (6b), z wylotem w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu gazów spalinowych.

2. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że skośna część dna kanału wlotowego (3) zawiera urządzenie odzyskujące rozpyloną ciecz chłonną i odprowadzające ją do zbiornika cyrkulacyjnego (7), korzystnie rowek (76) lub rynnę przelewową (75).

3. Instalacja według zastrz. 2, znamienna tym, że urządzenie odzyskujące i odprowadzające rozpyloną ciecz chłonną, korzystnie rynna przelewowa (75) lub rowek (76), jest przesunięte ze środka dna ku ścianie wieży absorpcyjnej (2).

4. Instalacja według zastrz. 2, znamienna tym, że zawiera elementy, korzystnie rury (79,80) do doprowadzania powietrza do zebranej cieczy chłonnej przy skośnej części dna kanału wlotowego (3) lub do części zbiornika cyrkulacyjnego (7) w pobliżu powierzchni cieczy, w miejscu silnej turbulencji.

5. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że pole powierzchni przekroju poprzecznego kanału wlotowego (3), poprowadzone prostopadle do przepływu gazów, stopniowo rośnie w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów.

6. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że pole powierzchni przekroju poprzecznego, poprowadzonego prostopadle do przepływu gazu, kanału wlotowego (3) z dyszami rozpylającymi (6) rur rozpylających (4) rozmieszczonymi w wielu stopniach w kierunku przepływu gazu stopniowo rośnie w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazu.

7. Instalacja według zastrz. 6, znamienna tym, że zawiera rury rozpylające (4) rozmieszczone w kilku stopniach w kierunku przepływu gazów w kanale wlotowym (3), przy czym najniższy, dolny stopień dysz rozpylających (6) na rurach rozpylających (4) leży w zasadzie w tej samej płaszczyźnie poziomej.

8. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera rury rozpylające (4) w kanale wlotowym oraz elementy oporowe, korzystnie płytę zderzeniową (31) lub przegrodę (36) względnie porowatąpłytę (69), umieszczone w kierunku przepływu gazów w kanale przepływowym gazów w miejscu leżącym pomiędzy rurami rozpylającymi (4) a odwadniaczem (16).

9. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że dysze rozpylające (6) sąumieszczone na powierzchni ściany kanału wlotowego (3) oraz na części powierzchni ściany znajdującej się w obszarze, wolnym od rozpylanych kropelek, sąumieszczone elementy zapobiegające swobodnemu przepływowi gazów, korzystnie płyty (73).

185 143

10. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera zamontowane na górnej ścianie zbiornika cyrkulacyjnego (7) dysze rozpylające (71) ciecz chłonną w kierunku powierzchni cieczy w zbiorniku cyrkulacyjnym (7).

11. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera rury rozpylające (4) rozmieszczone w kanale wlotowym składające się z rur usytuowanych w strefie rozpylania w kanale wlotowym (3), które są osadzone swoimi przeciwległymi końcami w ścianach bocznych kanału wlotowego (3) i przechodząpoziomo przez kanał przepływowy gazów w kanale wlotowym (3).

12. Instalacja według zastrz. 11, znamienna tym, że średnica wewnętrzna każdej z rur rozpylających (4) jest w centralnej części kanału wlotowego (3) mniejsza niż w innych miejscach, oraz rury rozpylające (4) są zaopatrzone w centralnej części kanału wlotowego (3) we wsporniki (27).

13. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera przeszkody zmieniające przepływ gazu, korzystnie płytę (28) ewentualnie przegrodę (30), umieszczone na powierzchni górnej ściany zbiornika cyrkulacyjnego (7) pomiędzy kanałem wlotowym (3) a wylotowym (19).

14. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera elementy do odprowadzania (14,15) cieczy chłonnej ze zbiornika cyrkulacyjnego (7) i neutralizacji (38) oraz elementy (11,12) do ponownego doprowadzania zobojętnionej cieczy do strefy rozpylania cieczy chłonnej w kanale wlotowym (3).

15. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że na każdej rurze rozpylającej (4) znajdują się dysze rozpylające (6) zamontowane na poziomie niższym od rury (4).

16. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że wylot dysz rozpylających (6a) osadzonych na rurach rozpylających (4) w sąsiedztwie ściany kanału wlotowego (3) jest skierowany przeciwnie do powierzchni ściany kanału wlotowego (3).