PL185208B1 - Sposób otrzymywania zmodyfikowanych sorbentów wapniowych ©Hi''; do redukcji związków siarki i zespół urządzeń do otrzymywania zmodyfikowanych sorbentów wapniowych do redukcji związków siarki - Google Patents

Abstract

1 Sposób otrzymywaniazmodyfikowanych sorbentów wapniowych do redukcji związków siarki w szczególności metodą suchą z gazów spalinowych urządzeń energetycznych, zwłaszcza ze spalania paliw węglowych, znamienny tym, że popioły pochodzące ze spalaniapaliwwęglowych zwłaszcza lotne z kotłów fluidalnych L/lub pyłowych, korzystnie stosujących odsiarczanie spalin metodą suchą i/lub bez odsiarczania i/lub pochodzące z procesów odlewniczych, sąpoddawane w czasie nie dłuższym niż 90 sekund najkorzystniej 40-60 sekund intensywnemu mieszaniu z rozdrobnionymi zwiazkami alkalicznymi w szczególności z CaO najkorzystniej miękko palonym i/lub Ca(OH)2 i/lub CaCO w proporcjach dających całkowitą ilość CaO w mieszaninie nie przekraczającą 40% wagowych najkorzystniej 30% wagowych, przy kontrolowanym dozowaniu wody w ilości 10-30% wagowych najkorzystniej 20% wagowych w stosunku do całkowitej masy mieszaniny, z wstępną hydratacją, rozdrobnieniem cząstek do wielkości 30 pm najkorzystniej 20 pm, homogenizacji z dezuitegracią, aktywacjąoraztworzeniemsie uwodnionych związków wapnia, krzemu, glinu, a następnie przy dalszym mniej intensywnym mieszaniuwtemperaturzenie wyższej niż 110°C najkorzystniej do 80°C w czasie do 1 godziny, korzystnie 20-30 minut, właściwym procesom hydratacji, reakcji związków wapnia, krzemu i glinuz tworzeniemsięw szczególności związkówCa(OH)2 1 ettryngitu 3 CaO · AI2O3 · S1O2 · nHEO oraz pokryciu ziaren popiołu ziarnami związków dodawanych l wytwarzanych w procesie 6 Zespół urządzeń do otrzymywania zmodyfikowanych sorbentów wapniowych do redukcji związków siarki w szczególności metodą suchą z gazów spalinowych urządzeń energetycznych, znamienny tym, że składa się ze zbiornika (1) dozującego stałe produkty spalania, zbiorników (3) dozujących związki alkaliczne, z elementami aeracyjnymi (10) oraz urządzeniami dozującymi (2), połączonych z reaktorem (4) z cyrkulacyiną warstwą fluidalną składającym się z pionowej kolumny w dolnej węższej części zamkniętej rusztem (5), z doprowadzeniem wody (11), gazu fluidyzacyjnego (12) oraz wprowadzeniem (13) z układu nawrotnego materiału sypkiego i z szerszej części górnej z wyprowadzeniem do urządzenia separującego (6), urządzeniem separującym (6)...

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania zmodyfikowanych sorbentów wapniowych do redukcji związków siarki w szczególności metodą suchą z gazów spalinowych urządzeń energetycznych oraz zespół urządzeń do otrzymywania zmodyfikowanych sorbentów wapniowych do redukcji związków siarki w szczególności metodą suchą z gazów spalinowych urządzeń energetycznych.

Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P - 311208 znanyjest sposób wytwarzania sorbentu do oczyszczania gazów ze związków siarki w szczególności w energetyce i ciepłownictwie polegający na tym, że tlenek wapnia w ilości 70-95% wagowych miesza się z aktywną krzemionką w ilości odpowiednio 30-5% wagowych i po dodaniu wody poddaje się procesowi hydratacji. Ilość wody dobiera się tak, aby nastąpiło całkowite zgaszenie wapna, a wilgotność gotowego sorbentu nie przekraczała 2%.

Znane są też tradycyjne sposoby otrzymywania sorbentów wapniowych zawierających w szczególności wapno hydratyzowane, w wyniku których uzyskuje się cząsteczki sorbentów o niskim rozwinięciu powierzchni właściwej, stąd niskiej zdolności odsiarczania. Ponadto cząsteczki te wykazują wysoką tendencję do aglomeracji.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu otrzymywania wysoko reaktywnych modyfikowanych sorbentów wapniowych przeznaczonych do redukcji związków siarki w szczególności metodą suchąz gazów spalinowych urządzeń energetycznych, o mocno rozwiniętej powierzchni właściwej uzyskanych cząstek, w postaci sypkiego, suchego produktu końcowego bez tendencji do tworzenia się aglomeratów, o wysokiej skuteczności odsiarczania metodami suchymi dochodzącej do 90%, bazującego na wykorzystaniu do otrzymywania tych sorbentów tanich a równocześnie uciążliwych dla środowiska stałych surowców odpadowych, jakimi są popioły pochodzące z kotłów fluidalnych i pyłowych stosujących odsiarczanie spalin metodą suchą lub bez odsiarczania spalin, a także pochodzące z procesów odlewniczych, oraz opracowanie zespołu urządzeń do stosowania sposobu według wynalazku.

Sposób otrzymywania zmodyfikowanych sorbentów wapniowych do redukcji związków siarki w szczególności metodą suchą z gazów spalinowych urządzeń energetycznych zwłaszcza ze spalania paliw węglowych według wynalazku charakteryzuje się tym, że popioły pochodzące ze spalania paliw węglowych zwłaszcza lotne z kotłów fluidalnych i/lub pyłowych korzystnie stosujących odsiarczanie spalin metodą suchą i/lub bez odsiarczania i/lub pochodzące z procesów odlewniczych, sąpoddawane w czasie nie dłuższym niż 90 sekund najkorzystniej 40 - 60 sekund intensywnemu mieszaniu z rozdrobnionymi związkami alkalicznymi, w szczególności z CaO najkorzystniej miękko palonym i/lub Ca(OH)₂ i/lub CaCO₂ w proporcjach dających całkowitą ilość CaO w mieszaninie nie przekraczającą 40% wagowych najkorzystniej 30% wagowych, przy kontrolowanym dozowaniu wody w ilości 10-30% wagowych najkorzystniej 20% wagowych w stosunku do całkowitej masy mieszaniny. W wyniku tego mieszanina poddawana jest wstępnym procesom hydratacji z rozdrobnieniem cząstek do wielkości do 30 pm, najkorzystniej 20 pm, homogenizacji z dezintegracją, aktywacją oraz tworzeniem się uwodnionych związków wapnia, krzemu i glinu. Następnie przy dalszym mniej intensywnym mieszaniu w temperaturze nie wyższej niż 110°C najkorzystniej do 80°C w czasie do 1 godziny najkorzystniej 20-30 minut,

185 208 mieszanina poddawana jest właściwym procesom hydratacji, reakcji związków wapnia, krzemu i glinu z tworzeniem w szczególności związków Ca(OH)₂ i ettryngitu 3 CaO · A1₂O3 · SiO₂ · nH₂O oraz pokryciu ziaren popiołu ziarnami związków dodawanych i wytwarzanych w procesie. Mieszanie wprowadzanych składników prowadzi się strumieniem powietrza i/lub spalin przepływających z prędkością zapewniającą ich fluidyzację cyrkulacyjną, najkorzystniej 4-5 m/sek lub mechanicznie w zestawie mieszalników szybkoobrotowego i wolnoobrotowego.

Otrzymany zmodyfikowany sorbent wapniowy o określonym stopniu przereagowania wprowadzonych składników mieszanych strumieniem powietrza i/lub spalin poddawany jest odseparowaniu ziaren od strumienia gazu, a następnie wprowadzany ponownie do mieszaniny składników poddawanej intensywnemu mieszaniu i/lub wyprowadzany do instalacji suchego odsiarczania kotła lub zbiorników magazynujących.

Przy mieszaniu składników w warunkach fluidyzacji cyrkulacyjnej, kontrolę temperatury i czasu reakcji prowadzi się poprzez dobór wielkości strumienia masy recyrkulowanej mieszaniny produktów do dolnej części kolumny reaktora oraz dodatkowo poprzez zmianę składu wprowadzanych składników.

Przy mieszaniu składników prowadzonym mechanicznie w zestawie mieszalników wysokoobrotowego i wolnoobrotowego, kontrolę temperatury i czasu reakcji prowadzi się poprzez ustalanie szybkości obrotów i kąta nachylenia tych mieszalników.

Zespół urządzeń do otrzymywania zmodyfikowanych sorbentów wapniowych do redukcji związków siarki w szczególności metodą suchą z gazów spalinowych urządzeń energetycznych ze spalania paliw węglowych według wynalazku składa się ze zbiorników dozujących stałe produkty spalania, zbiorników dozujących związki alkaliczne z elementami aeracyjnymi oraz urządzeniami dozującymi, połączonych z reaktorem z cyrkulacyjną warstwą fluidalną składającym się z pionowej kolumny, w dolnej węższej części zamkniętej rusztem, z doprowadzeniem wody, gazu fluidyzacyjnego oraz wprowadzeniem z układu nawrotnego materiału sypkiego i z szerszej części górnej z wyprowadzeniem do urządzenia separującego, urządzeniem separującym oraz układem nawrotnym materiału sypkiego z urządzeniem syfonowym, lub z zestawem mieszalników wysokoobrotowego i wolnoobrotowego, a następnie z zasobnikiem cyrkulacyjnego materiału sypkiego z wyprowadzeniem gotowego sorbentu. Zbiorniki wypełnione stałymi produktami spalania i związkami alkalicznymi zawierają elementy aeracyjne w dnie i ścianach bocznych. Ruszt zamykający reaktor w dolnej węższej części kolumny zawiera dysze przyspieszające przepływ wprowadzanego gazu fluidyzacyjnego.

Sposobem według wynalazku otrzymuje się zmodyfikowany bardzo reaktywny sorbent wapniowy nadający się w szczególności do odsiarczania metodą suchą gazów spalinowych urządzeń energetycznych, zawierający w szczególności ziarna Ca(OH)₂, CaCO3 oraz powstałego ettryngitu o wzorze 3 CaO · AI2O3 · SiO2 · nH₂0 osadzone na ziarnach popiołu, o wysokim rozdrobnieniu oraz silnie rozwiniętej powierzchni właściwej, o skuteczności wiązania siarki do 90%. Te silnie rozdrobnione ziarna skutecznie przylegają do głęboko rozdrobnionych ziaren krzemionki z popiołu, pełniącej równocześnie rolę nośnika.

Otrzymany zmodyfikowany sorbent posiada zdolności wiązania siarki wielokrotnie wyższe od czystych związków wapniowych. Sorbentjest produktem sypkim, suchym, nie wykazującym tendencji do tworzenia się aglomeratów.

Sposób według wynalazku pozwala na uzyskiwanie bardzo reaktywnych sorbentów na bazie naturalnych składników wapniowych poprzez zagospodarowanie tanich a równocześnie bardzo uciążliwych dla środowiska surowców odpadowych jakimi są oddzielane od gazów spalinowych odsiarczanych metodą suchąpopioły zwłaszcza lotne pochodzące ze spalania paliw węglowych w kotłach fluidalnych i pyłowych, zawierające wolne nieprzereagowane związki wapnia głównie w postaci CaO, wymagające w innych przypadkach niż w sposobie według wynalazku, dalszych operacji ich zobojętniania przed składowaniem.

Sposób według wynalazku pozwala również na uzyskiwanie zmodyfikowanego wysoko reaktywnego sorbentu na bazie popiołów z kotłów pyłowych bez odsiarczania, a także na bazie popiołów pochodzących z urządzeń odlewniczych typu żeliwiaków. Zastosowanie strumienia

185 208 powietrza lub spalin o odpowiednio dobranej prędkości jako czynnika mieszającego wprowadzanych do reaktora składników umożliwia utrzymywanie ich w postaci cyrkulacyjnej warstwy fluidalnej, stwarzając bardzo korzystne warunki zarówno rozdrabniania cząstek mieszaniny, jak i hydratacji oraz tworzenia się nowych związków wapnia, krzemu, glinu, a przede wszystkim łączenia się ziaren związków wapnia i związków tworzonych w procesie z ziarnami popiołu. Również w wyniku intensywnych obrotów mieszalnika wysokoobrotowego wchodzącego w zestaw mieszalników uzyskuje się wysoko zhomogenizowanąmieszaninę wprowadzonych składników wraz z kontrolowaną ilością wody. Ziarna związków wapniowych i popiołów ulegają silnemu rozdrobnieniu oraz aktywacji ze zwiększeniem powierzchni czynnej, a mieszanina wstępnej hydratacji. Dalsze mniej intensywne mieszanie składników w mieszalniku wolnoobrotowym stwarza korzystne warunki do otrzymania na wyjściu sposobem według wynalazku sypkiego, wysoko reaktywnego sorbentu.

Zasadniczym kryterium otrzymywania końcowego produktu w postaci zmodyfikowanych sorbentów wapniowych o wykazanych właściwościach sposobem według wynalazku jest uzyskiwanie i utrzymywanie wymagalnej temperatury prowadzenia procesu, w odpowiednim czasie. Stąd zachodzi konieczność stałej kontroli temperatury prowadzonego procesu i odpowiednio czasu reakcji.

Przy mieszaniu składników w warunkach fluidyzacji cyrkulacyjnej, kontrolę temperatury i czasu reakcji prowadzi się poprzez dobór wielkości strumienia masy recyrkulowanej mieszaniny produktów do dolnej części kolumny reaktora, a w przypadku występowania trudności z osiągnięciem żądanej temperatury procesu poprzez zmianę składu wprowadzanych składników do dolnej części kolumny reaktora.

Gdy mieszanie składników jest prowadzone mechanicznie w zestawie mieszalników, kontrolę temperatury i czasu reakcji prowadzi się poprzez ustalanie szybkości obrotów mieszalników i kąta ich nachylenia. Dla kontroli stopnia przereagowania składników wykorzystywanyj est zasobnik materiału sypkiego.

Zespół urządzeń według wynalazku umożliwia otrzymywanie różnych wariantów zmodyfikowanych sorbentów wapniowych do redukcji związków siarki zwłaszcza metoda suchą z gazów spalinowych sposobem według wynalazku.

Elementy aeracyjne rozmieszczone w zbiornikach z wypełnionymi stałymi produktami spalania i/lub związkami alkalicznymi umożliwiająrównomieme napowietrzanie materiału sypkiego wprowadzanego do reaktora, lub zestawu mieszalników celem uniknięcia powstawania aglomeratów.

Reaktor o budowie pionowej kolumny o różnym przekroju umożliwia przy równoczesnym dostosowaniu prędkości strumienia wprowadzanego gazu w postaci powietrza i/lub spalin na prowadzenie w ramach jednego urządzenia zarówno intensywnego w dolnej jego części jak i wolniejszego w górnej jego części mieszania wprowadzanych oraz powstających w procesie składników. Po przej ściu przez kolumnę reaktora uzyskiwane produkty reakcji przechodząprzez urządzenie separujące, gdzie są oddzielane od strumienia gazu. Ziarna poprzez układ nawrotu mogą być wielokrotnie kierowane ponownie do dolnej części kolumny reaktora. Zamknięcie syfonowe układu nawrotu umożliwia swobodny przepływ materiału sypkiego, lecz ogranicza przepływ czynnika fluidyzującego. Gotowy sypki zmodyfikowany sorbent wapniowy jest wyprowadzany z zespołu urządzeń albo bezpośrednio do instalacji suchego odsiarczania kotła albo do zbiorników magazynujących.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach sposobu otrzymywania zmodyfikowanych sorbentów oraz w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie zespół urządzeń do otrzymywania zmodyfikowanych sorbentów wapniowych z jednym zbiornikiem popiołu i trzema zbiornikami związków wapnia oraz z reaktorem z cyrkulacyjną warstwą fluidalną, fig. 2 - zespół urządzeń do otrzymywania zmodyfikowanych sorbentów wapniowych z jednym zbiornikiem popiołu, trzema zbiornikami związków wapnia i z zestawem mieszalników.

185 208

Przykład I: Popioły lotne ze spalania paliw węglowych w kotłach fluidalnych, w ilości 85% wagowych, zawierające wolne nieprzereagowane z procesu odsiarczania metodą suchą gazów spalinowych związki wapnia w szczególności CaO, są dozowane ze zbiornika 1 wraz z 15% wagowymi CaO miękko palonego ze zbiornika 3 przez dozowniki 2 do dolnej węższej części reaktora 4. Wprowadzane składniki sąpoddawane intensywnemu mieszaniu strumieniem powietrza z prędkością4 m/sek w powstałej cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej, przy dozowaniu wody w ilości 20% wagowych w stosunku do sumy masy mieszaniny. Tak zhomogenizowana mieszanina wprowadzonych składników ulega wstępnej hydratacji z rozdrobnieniem cząstek do wielkości do 25 pm oraz dezintegracji. Cząsteczki mieszaniny ulegają aktywacji, zwiększając powierzchnię czynną ziaren. Związki krzemu i glinu z popiołów lotnych z kotłów fluidalnych wchodzą wstępnie w reakcje z CaO i wodą, tworząc Ca(OH)₂ oraz uwodnione związki wapnia, krzemu i glinu. Następnie w sposób kontrolowany w temperaturze 70°C mieszanina jest poddawana w górnej szerszej części kolumny reaktora 4 dalszemu, lecz mniej intensywnemu mieszaniu, podczas którego przebiega właściwy proces hydratacji z tworzeniem się cząstek Ca(OH)₂ oraz z glinokrzemianami z popiołów lotnych z tworzeniem się zwłaszcza ettryngitu o wzorze 3 CaO · A1₂O₂ · SiO₂ · nH₂O. Otrzymane silnie rozdrobnione, nadal w postaci cyrkulacyjnej warstwy fluidalnej, ziarna związków wapnia, krzemu i glinu jak CaO, Ca(OH)2, ettryngitu pokrywają również mocno rozdrobnione ziarna popiołu, tworząc cząstki zmodyfikowanego wysoko reaktywnego sorbentu wapniowego. Dla otrzymania gotowego wyjściowego zmodyfikowanego sorbentu wapniowego sposobem według wynalazku, czas przebiegu wstępnej hydratacji z intensywnym mieszaniem składników wynosi 30 sek, o właściwej hydratacji przy mniej intensywnym mieszaniu 30 minut.

Kontrolę temperatury i czasu reakcji prowadzi się poprzez dobór wielkości strumienia masy recyrkulowanej mieszaniny produktów do dolnej węższej części kolumny reaktora 4, a w przypadku wystąpienia trudności z osiągnięciem żądanej temperatury reakcji dodatkowo poprzez zmianę składu wprowadzanych składników ze zbiornika 1 i zbiorników 3.

Otrzymany na wyjściu z reaktora 4 sorbent wapniowy ma określony stopień przereagowania wprowadzonych składników. Jego cząstki są poddawane oddzieleniu od strumienia gazu tworzącego warstwę fluidalną w reaktorze 4. Następnie przechodzą przez zasobnik 8 materiału sypkiego, gdzie w oparciu o dane o stopniu przereagowania składników są albo zawracane do składników poddawanych intensywnemu mieszaniu i poddawane dalszemu procesowi otrzymywania sorbentu, albo wyprowadzane na zewnątrz, jako gotowy zmodyfikowany sorbent wapniowy, dostarczany następnie bądź bezpośrednio do instalacji suchego odsiarczania kotła, albo odprowadzany do zbiorników magazynujących.

Przykład II: Popioły lotne ze spalania paliw węglowych w kotłach fluidalnych, w ilości 85% wagowych, zawierające wolne nieprzereagowane z procesu odsiarczania metodą suchą gazów spalinowych związki wapnia w szczególności CaO, są dozowane ze zbiornika Iw raz z 15% wagowymi CaO miękko palonego ze zbiornika 3 przez dozowniki 2 do wysokoobrotowego mieszalnika 14 wchodzącego w skład zestawu mieszalników, przy równoczesnym dozowaniu 20% wagowych wody w stosunku do sumy masy mieszaniny. Całość mieszaniny jest poddawana intensywnemu mieszaniu w czasie 40 sek. W wyniku tego mieszanina ulega wstępnej hydratacji z wysoką homogenizacją składników. Cząsteczki ulegają silnemu rozdrobnieniu do 20 pm, wysokiej aktywacji w wyniku znacznego zwiększenia powierzchni czynnej ziaren oraz dezintegracji. Związki krzemu i glinu z popiołów lotnych z kotłów fluidalnych wchodzą we wstępne reakcje z CaO i wodą, tworząc Ca(OH)2 oraz uwodnione związki wapnia, krzemu i glinu.

Następnie mieszanina jest wprowadzana do mieszalnika wolnoobrotowego 15, gdzie w temperaturze 70°C jest poddawana w czasie 30 minut mniej intensywnemu mieszaniu, podczas którego przebiega właściwy proces hydratacji z tworzeniem się cząstek Ca(OH)2 oraz z glinokrzemianami z popiołów lotnych z tworzeniem się zwłaszcza ettryngitu o wzorze 3 CaO · Al₂O₃ · SiO2 · nH₂O. Otrzymane silnie rozdrobnione ziarna związków wapnia, krzemu i glinujak CaO, Ca(OH)2, ettryngitu pokrywają również mocno rozdrobnione ziarna popiołu, tworząc cząstki zmodyfikowanego wysoko reaktywnego sorbentu wapniowego.

185 208

Kontrolę temperatury i czasu reakcji prowadzi się poprzez ustalenie szybkości obrotów mieszalników wysokoobrotowego 14 i wolnoobrotowego 15 oraz kąta ich nachylenia.

Na wyjściu z mieszalnika wolnoobrotowego 15 otrzymuje się gotowy wysoko reaktywny zmodyfikowany sorbent wapniowy, kierowany do zasobnika 8 materiału sypkiego. Stamtąd jest on poprzez wyprowadzenie 9 kierowany albo bezpośrednio do instalacji suchego odsiarczania kotła, albo odprowadzany do zbiorników magazynujących.

Przykład III: Sposobem według przykładu I lub Π, wprowadza się do reaktora 4 lub wysokoobrotowego mieszalnika 14 i poddaje intensywnemu mieszaniu popioły lotne ze spalania paliw węglowych z kotłów fluidalnych w ilości 80% wagowych, zawierające wolne związki wapnia CaO, z 20% wagowymi CaCO3 o uziamieniu do 80 pm, z równoczesnym dozowaniem wody w ilości 14% wagowych do sumy masy mieszaniny. Tak zhomogenizowana mieszanina sposobem według przykładu I lub II, poddawana jest wstępnej hydratacji z rozdrobnieniem cząstek do wielkości 30 pm, dezintegracji, aktywacji cząstek oraz wstępnej reakcji związków wapnia, krzemu, glinu z wodą. Następnie jak w przykładzie I lub II, mieszanina jest poddawana właściwej hydratacji w temperaturze 75°C oraz tworzeniu się cząstek zmodyfikowanego sorbentu z ziaren CaO, Ca(OH)₂, CaCO3 oraz związków wapnia, glinu i krzemu, głównie ettryngitu pokrywających ziarna popiołu. Dla otrzymania gotowego wyjściowego zmodyfikowanego sorbentu, czas przebiegu wstępnej hydratacji przy intensywnym mieszaniu składników wynosi 90 sekund, a właściwej hydratacji przy mniej intensywnym mieszaniu 30 minut.

Przykład IV: Sposobem według przykładu I lub II, wprowadza się do reaktora 4 lub wysokoobrotowego mieszalnika 14 i poddaje intensywnemu mieszaniu 80% wagowych popiołu lotnego ze spalania paliw węglowych w kotłach fluidalnych, zawierającego wolne CaO, z 20% wagowymi Ca(OH)₂ z równoczesnym dozowaniem wody w ilości 12% wagowych w stosunku do sumy masy mieszaniny. Tak zhomogenizowana mieszanina sposobem według przykładu I lub II, poddawana jest wstępnej hydratacji, rozdrobnieniu, dezintegracji, aktywacji cząstek oraz wstępnej reakcji związków wapnia, krzemu i glinu z popiołów oraz wody. Następnie jak w przykładzie I lub II, mieszanina jest poddawana właściwej hydratacji w temperaturze 70°C oraz tworzeniu się cząstek zmodyfikowanego sorbentu z ziaren CaO, Ca(OH)2 oraz związków wapnia, glinu i krzemu głównie ettryngitu, trwale pokrywających ziarna popiołu. Dla otrzymania gotowego wyjściowego sorbentu, czas przebiegu wstępnej hydratacji przy intensywnym mieszaniu składników wynosi 50 sekund, a właściwej hydratacji przy mniej intensywnemu mieszaniu składników 25 minut.

PrzykładV: Sposobem według przykładu I lub II, wprowadza się do reaktora 4 lub wysokoobrotowego mieszalnika 14 i poddaje intensywnemu mieszaniu 80% wagowych popiołu lotnego ze spalania paliw węglowych w kotłach fluidalnych, zawierającego wolne CaO, z 10% wagowymi CaO i 10% wagowymi CaCOj, z równoczesnym dozowaniem wody w ilości 16% wagowych w stosunku do sumy masy mieszaniny. Tak zhomogenizowana mieszanina poddawana jest wstępnej hydratacji, rozdróbnieniu cząstek do 20 pm, dezintegracji, aktywacji cząstek oraz wstępnej reakcji związków wapnia, krzemu i glinu oraz wody. Następnie jak w przykładzie I lub II, mieszanina jest poddawana właściwej hydratacji w temperaturze 75°C oraz tworzeniu się cząstek zmodyfikowanego sorbentu z ziaren CaO, Ca(OH)2, CaCO3 oraz powstałych związków wapnia, krzemu i glinu, głównie ettryngitu, pokrywających trwale ziarna popiołu. Dla otrzymania gotowego wyjściowego sorbentu, czas przebiegu wstępnej hydratacji przy intensywnym mieszaniu składników wynosi 60 sekund, a właściwej hydratacji przy mniej intensywnym mieszaniu 30 minut.

Przykład VI: Sposobem opisanym w przykładzie I lub II, wprowadza się do reaktora 4 lub wysokoobrotowego mieszalnika 14 i poddaje intensywnemu mieszkaniu 80% wagowych popiołu lotnego ze spalania paliw węglowych w kotłach fluidalnych, zawierającego wolne CaO, z 10% wagowymi CaO i 10% wagowymi Ca(OH)2, z równoczesnym dozowaniem wody w ilości 10% wagowych w stosunku do sumy masy mieszaniny, tak zhomogenizowana mieszanina poddawana jest sposobem według przykładu I lub II wstępnej hydratacji z rozdrobnieniem cząstek

185 208 do wielkości 30 pm, dezintegracji, aktywacji cząstek oraz wstępnej reakcji związków wapnia, krzemu i glinu z popiołów z wodą. Następnie jak w przykładzie I lub II mieszanina jest poddawana właściwej hydratacji w temperaturze 70°C oraz tworzeniu się zmodyfikowanego sorbentu z ziaren CaO, Ca(OH)2 oraz związków wapnia, krzemu i glinu, głównie ettryngitu, pokrywających trwale ziarna popiołu. Dla otrzymania gotowego wyjściowego zmodyfikowanego sorbentu, czas przebiegu wstępnej hydratacji przy intensywnym mieszaniu składników wynosi 45 sekund, a właściwej hydratacji przy mniej intensywnym mieszaniu 30 minut.

Przykład VII: Sposobem opisanym w przykładzie I lub II, wprowadza się do reaktora 4 lub wysokoobrotowego mieszalnika 14 i poddaje intensywnemu mieszkaniu 75% wagowych popiołu po suchym odsiarczaniu z kotła pyłowego, zawierającego wolny CaO, z 25% wagowymi CaO, z równoczesnym dozowaniem wody w ilości 25% wagowych w stosunku do sumy masy mieszaniny. Tak zhomogenizowana mieszanina poddawana jest procesom jak w przykładzie I lub II, z rozdrobnieniem cząstek do wielkości do 30 pm. Następnie jak w przykładzie I lub II, mieszanina jest poddawana właściwej hydratacji w temperaturze 95°C oraz tworzeniu się cząstek zmodyfikowanego sorbentu z ziaren CaO, Ca(OH)₂ oraz związków wapnia, krzemu, glinu i wody, głównie ettryngitu, pokrywających trwale ziarna popiołu. Dla otrzymania gotowego wyjściowego sorbentu, czas przebiegu wstępnej hydratacji przy intensywnym mieszaniu składników wynosi 50 sekund, a właściwej hydratacji przy mniej intensywnym mieszaniu 55 minut.

Przykład VIII: Sposobem według przykładu I lub Π, wprowadza się do reaktora 4 lub wysokoobrotowego mieszalnika 14 i poddaje intensywnemu mieszaniu 70% wagowych popiołu po suchym odsiarczaniu z kotła pyłowego, 15% wagowymi CaO i 15% wagowymi CaCO3, z równoczesnym dozowaniem wody w ilości 18% wagowych w stosunku do sumy masy mieszaniny. Zhomogenizowana, z rozdrobnionymi cząsteczkami do 25 pm mieszaninajest poddawana procesom jak w przykładzie I lub II. Następnie jak w przykładzie I lub II jest poddawana właściwej hydratacji w temperaturze 90°C oraz tworzeniu się cząstek zmodyfikowanego sorbentu z ziaren CaO, Ca(OH)₂, CaCO3 oraz związków wapnia, krzemu i glinu, głównie ettryngitu, pokrywających trwale ziarna popiołu. Dla otrzymania gotowego wyjściowego sorbentu wysoko reaktywnego, czas przebiegu wstępnej hydratacji przy intensywnym mieszaniu wprowadzonych składników wynosi 60 sekund, a właściwej hydratacji 50 minut.

Przykład IX. Sposobem opisanym w przykładzie I lub II, wprowadza się do reaktora 4 lub wysokoobrotowego mieszalnika 14 i poddaje intensywnemu mieszaniu 65% wagowych popiołu po suchym odsiarczaniu z kotła pyłowego z 20% wagowymi Ca(OH)2 i 15% wagowymi CaCO3, z równoczesnym dozowaniem wody w ilości 10% wagowych w stosunku do sumy masy mieszaniny. Zhomogenizowana, z rozdrobnionymi, aktywnymi cząsteczkami mieszanina poddawana jest procesom jak w przykładzie I i II. Następnie jak w przykładzie I lub Π, mieszanina jestpoddawana właściwej hydratacji w temperaturze 80°C oraz tworzeniu się cząstek zmodyfikowanego sorbentu z ziaren CaO, Ca(OH)₂, CaCO3, oraz utworzonych w procesie związków wapnia, krzemu, glinu i wody, głównie ettryngitu, pokrywających ziarna popiołu. Dla otrzymania, gotowego sorbentu sposobem według wynalazku, czas przebiegu wstępnej hydratacji przy intensywnym mieszaniu składników trwa 80 sekund, a właściwej hydratacji przy mniej intensywnym mieszaniu 25 minut.

Przykład X. Sposobem według przykładu I lub II, wprowadza się do reaktora 4 lub wysokoobrotowego mieszalnika 14 i poddaje intensywnemu mieszaniu 70% wagowych popiołu z kotła pyłowego bez odsiarczania oraz 30% wagowych CaO, z równoczesnym dozowaniem wody w ilości 30% wagowych w stosunku do sumy masy mieszaniny.

Rozdrobniona, do 25 pm zhomogenizowana mieszanina ulega procesom opisanym w przykładzie I i II. Po wstępnej hydratacji, mieszaninajest poddawana jak w przykładzie I lub II właściwej hydratacji w temperaturze 95°C oraz tworzeniu się cząstek gotowego sorbentu z ziaren CaO, Ca(OH)2 oraz utworzonych uwodnionych związków wapnia, krzemu i glinu, zwłaszcza ettryngitu, pokrywając trwale ziarna popiołu. Dla otrzymania gotowego zmodyfikowanego

185 208 sorbentu, czas przebiegu wstępnej hydratacji przy intensywnym mieszaniu składników wynosi 60 sekund, a właściwej hydratacji przy wolniejszym mieszaniu 60 minut.

Przykład XI. Sposobem opisanym w przykładzie I lub II, wprowadza się do reaktora 4 lub wysokoobrotowgo mieszalnika 14 i poddaje intensywnemu mieszaniu 60% wagowych popiołu z kotła pyłowego bez odsiarczania z 40% wagowymi Ca(OH)₂ z równoczesnym dozowaniem wody w ilości 10% wagowych w stosunku do sumy masy mieszaniny. Otrzymana mieszanina ulega procesomjak w przykładzie I i II. Następnie sposobem według przykładu I lub Π, poddawanajest właściwej hydratacji w temperaturze 80°C oraz tworzeniu się cząstek sorbentu z ziaren Ca(OH)₂ oraz utworzonych uwodnionych związków wapnia, krzemu, glinu, zwłaszcza ettryngitu, osadzonych trwale na ziarnach popiołu o wysokiej reaktywności. Czas przebiegu wstępnej hydratacji przy intensywnym mieszaniu składników wynosi 60 sekund, a właściwej hydratacji przy mniej intensywnym mieszaniu i tworzenia końcowego sorbentu 20 minut.

Prźykład XII. Sposobem opisanym w przykładzie I lub II, wprowadza się do reaktora 4 lub wysokoobrotowego mieszalnika 14 i poddaje intensywnemu mieszaniu 80% wagowych popiołu uzyskanego z procesu żeliwiakowego po segregacji cząstek powyżej 500 pm z 10% wagowymi CaO i 10% wagowymi CaCO₃, z równoczesnym dozowaniem wody w ilości 25% wagowych w stosunku do sumy masy mieszaniny. Zhomogenizowana mieszanina z silnie rozdrobnionymi cząsteczkami poddawana jest procesom opisanym w I i II przykładzie. Następnie w temperaturze 90°C mieszanina jest poddawana jak w przykładzie I lub II, właściwej hydratacji oraz tworzeniu się cząstek sorbentu z ziaren CaO, Ca(OH)2, CaCO₃, oraz powstałych związków wapnia, glinu i krzemu zwłaszcza ettryngitu, osadzonych trwale na ziarnach popiołu. Czas przebiegu wstępnej hydratacji przy intensywnym mieszaniu składników wynosi 40 sekund, a właściwej hydratacji przy mniej intensywnym mieszaniu, z powstawaniem końcowego sorbentu 55 minut.

Przykład XIII. Sposobem opisanym w przykładzie I lub II, dozuje się do reaktora 4 lub wysokoobrotowego mieszalnika 14 i poddaje intensywnemu mieszaniu 80% wagowych popiołu uzyskanego z procesu żeliwiakowego po separacji cząstek powyżej 500 pm z 10% wagowymi Ca(OH)2 i 10% wagowymi CaCO₃, z równoczesnym dozowaniem wody w ilości 18% wagowych w stosunku do sumy masy mieszaniny. Zhomogenizowana mieszanina z głęboko rozdrobnionymi ziarnami wprowadzonych składników poddawana jest procesom opisanym w przykładzie I lub II. Mieszanina ta sposobem opisanym w przykładzie I lub IIjest poddawana w temperaturze 85°C właściwej hydratacji oraz tworzeniu się cząstek zmodyfikowanego sorbentu z ziaren Ca(OH)2, CaCO3 oraz otrzymanych uwodnionych związków wapnia, glinu i krzemu, głównie ettryngitu, osadzających się trwale na ziarnach popiołu. Czas przebiegu wstępnej hydratacji przy intensywnym mieszaniu składników wynosi 70 sekund, właściwej hydratacji przy mniej intensywnym mieszaniu, z tworzeniem się cząstek sorbentu zmodyfikowanego, 45 minut.

Zespół urządzeń według fig. 1 do otrzymywania sposobem według wynalazku zmodyfikowanych sorbentów wapniowych do redukcji związków siarki w szczególności metodą suchą gazów spalinowych urządzeń energetycznych, według wynalazku składa się ze zbiornika 1 dozującego stałe produkty spalania tj. popioły, trzech zbiorników 3 dozujących różne związki alkaliczne: CaO, Ca(OH)2 oraz CaCO3, z urządzeniami dozującymi 2, połączonych z dolną węższą częścią kolumny reaktora 4, reaktora 4 w postaci pionowej kolumny węższej w części dolnej i szerszej w części górnej, urządzenia separującego 6, z układu nawrotnego materiału sypkiego składającego się z urządzenia syfonowego 7 i wprowadzenia 13, oraz z zasobnika 8 z wyprowadzeniem 9 zmodyfikowanego gotowego sorbentu wapniowego. Zbiornik 1 oraz zbiorniki 3 zawierają elementy aeracyjne 10 rozmieszczone w dnie i ścianach bocznych do równomiernego napowietrzania sypkiego materiału celem uniknięcia tworzenia się aglomeratów ziaren. Dolna węższa część pionowej kolumny reaktora 4 zamkniętajest od dołu rusztem 5 z dyszami przyspieszającymi przepływ wprowadzanego gazu fluidyzacyjnego jak powietrze i/lub spaliny, rozprowadzającego równomiernie ten gaz w cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej. Dolna część kolumny reaktora 4 posiada doprowadzenia ze zbiornika 1 dozującego popiół, ze zbiorników 3 dozujących

185 208 związki alkaliczne: CaO, Ca(OH)2, CaCO3, oraz doprowadzenie wody 11 i od dołu kolumny doprowadzenie gazu fluidyzacyjnego 12.

Ziarna mieszaniny opuszczające górną szerszą część kolumny reaktora 4 wraz ze strumieniem gazu fluidyzacyjnego, sąoddzielane od tego gazu w urządzeniu separującym 6. Urządzenie to może być separatorem żaluzjowym, grawitacyjnym, granulometrycznym, filtracyjnym lub w postaci elektrofiltra. Urządzenie syfonowe 7 umożliwia swobodny przepływ materiału sypkiego, ograniczając równocześnie przepływ gazu fluidyzującego. Zasobnik 8 materiału sypkiego jest wykorzystywany do kontroli stopnia przereagowania składników. Wyposażony jest w wyprowadzenie 9 gotowego zmodyfikowanego sorbentu wapniowego.

Zespół urządzeń według fig. 2 do otrzymywania sposobem według wynalazku zmodyfikowanych sorbentów wapniowych do redukcji związków siarki zwłaszcza metodą suchą gazów spalinowych urządzeń energetycznych, składa się ze zbiornika 1 dozującego stałe produkty spalania jak popioły, trzech zbiorników 3 dozujących różne związki alkaliczne CaO, Ca(OH)2 oraz CaCO3, z urządzeniami dozującymi 2, połączonych z zestawem mieszalników składającym się z wysokoobrotowego mieszalnika 14 i wolnoobrotowego mieszalnika 15. Wysokoobrotowy mieszalnik 14 posiada doprowadzenie wody 16. Zbiornik 1 oraz zbiorniki 3 zawierają elementy aeracyjne 10 rozmieszczone w dnie i ścianach bocznych do równomiernego napowietrzania sypkiego materiału celem uniknięcia tworzenia się aglomeratów ziaren. Gotowy sorbent wyprowadzany jest z wolnoobrotowego mieszalnika 15 do zasobnika 8 materiału sypkiego, wyposażonego w wyprowadzenie 9 gotowego produktu.

185 208

185 208

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób otrzymywania zmodyfikowanych sorbentów wapniowych do redukcji związków siarki w szczególności metodą suchą z gazów spalinowych urządzeń energetycznych, zwłaszcza ze spalania paliw węglowych, znamienny tym, że popioły pochodzące ze spalania paliw węglowych zwłaszcza lotne z kotłów fluidalnych i/lub pyłowych, korzystnie stosujących odsiarczanie spalin metodą suchą i/lub bez odsiarczania i/lub pochodzące z procesów odlewniczych, są poddawane w czasie nie dłuższym niż 90 sekund najkorzystniej 40-60 sekund intensywnemu mieszaniu z rozdrobnionymi związkami alkalicznymi w szczególności z CaO najkorzystniej miękko palonym i/lub Ca(OH)₂ i/lub CaCO3w proporcjach dających całkowitą ilość CaO w mieszaninie nie przekraczającą40% wagowych najkorzystniej 30% wagowych, przy kontrolowanym dozowaniu wody w ilości 10-30% wagowych najkorzystniej 20% wagowych w stosunku do całkowitej masy mieszaniny, z wstępnąhydratacją, rozdrobnieniem cząstek do wielkości 30 pm najkorzystniej 20 pm, homogenizacji z dezintegracją, aktywacją oraz tworzeniem się uwodnionych związków wapnia, krzemu, glinu, a następnie przy dalszym mniej intensywnym mieszaniu w temperaturze nie wyższej niż 110°C najkorzystniej do 80°C w czasie do 1 godziny, korzystnie 20-30 minut, właściwym procesom hydratacji, reakcji związków wapnia, krzemu i glinu z tworzeniem się w szczególności związków Ca(OH)₂ i ettryngitu 3 CaO · Al₂O3 · SiO₂ · nH₂0 oraz pokryciu ziaren popiołu ziarnami związków dodawanych i wytwarzanych w procesie.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanie wprowadzanych składników prowadzi się strumieniem powietrza i/lub spalin przepływających z prędkością zapewniającą ich fluidyzację cyrkulacyjną, najkorzystniej 4-5 m/sek lub mechanicznie w zestawie mieszalników szybkoobrotowego (14) i wolnoobrotowego (15).
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że otrzymany zmodyfikowany sorbent wapniowy o określonym stopniu przereagowania wprowadzonych składników mieszanych strumieniem powietrza i/lub spalin poddawany jest odseparowaniu ziaren od strumienia gazu, a następnie wprowadzany ponownie do mieszaniny składników poddawanej intensywnemu mieszaniu i/lub wyprowadzany do instalacji suchego odsiarczania kotła łub zbiorników magazynujących.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przy mieszaniu składników w warunkach fluidyzacji cyrkulacyjnej, kontrolę temperatury i czasu reakcji prowadzi się poprzez dobór wielkości strumienia masy recyrkulowanej mieszaniny produktów do dolnej części kolumny reaktora (4) oraz dodatkowo poprzez zmianę składu wprowadzanych składników.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przy mieszaniu składników prowadzonym mechanicznie w zestawie mieszalników wysokoobrotowego (14) i wolnoobrotowego (15), kontrolę temperatury i czasu reakcji prowadzi się poprzez ustalanie szybkości obrotów i kąta nachylenia tych mieszalników.
6. 6. Zespół urządzeń do otrzymywania zmodyfikowanych sorbentów wapniowych do redukcji związków siarki w szczególności metodą suchą z gazów spalinowych urządzeń energetycznych, znamienny tym, że składa się ze zbiornika (1) dozującego stałe produkty spalania, zbiorników (3) dozujących związki alkaliczne, z elementami aeracyjnymi (10) oraz urządzeniami dozującymi (2), połączonych z reaktorem (4) z cyrkulacyjną warstwą fluidalną składającym się z pionowej kolumny w dolnej węższej części zamkniętej rusztem (5), z doprowadzeniem wody (11), gazu fluidyzacyjnego (12) oraz wprowadzeniem (13) z układu nawrotnego materiału

   185 208 sypkiego i z szerszej części górnej z wyprowadzeniem do urządzenia separującego (6), urządzeniem separującym (6) oraz układem nawrotnym materiału sypkiego z urządzeniem syfonowym (7), lub z zestawem mieszalników wysokoobrotowego (14) i wolnoobrotowego (15), a następnie z zasobnikiem (8) materiału sypkiego z wyprowadzeniem (9) gotowego sorbentu.
7. 7. Zespół urządzeń według zastrz. 6, znamienny tym, że zbiornik (1) i zbiorniki (3) zawierają elementy aeracyjne (10) w dnie i ścianach bocznych.
8. 8. Zespół urządzeń według zastrz. 6, znamienny tym, że ruszt (5) reaktora (4) zawiera dysze przyspieszające przepływ wprowadzanego gazu fluidyzacyjnego.