PL189977B1

PL189977B1 - Sposób obróbki gazu spalinowego i urządzenie do obróbki gazu spalinowego

Info

Publication number: PL189977B1
Application number: PL98324672A
Authority: PL
Inventors: Masakazu Onizuka; Toru Takashina; Kiyoshi Okazoe; Hiroyuki Katayama
Original assignee: Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 2005-10-31
Also published as: ES2236839T3; JPH09285718A; CN1191777A; TR199800281A3; PL324672A1; TR199800281A2; JP3354828B2; DK0860196T3; DE69829521D1; CN1210091C; EP0860196B1; ID19948A; KR19980071468A; CZ46898A3; EP0860196A1; KR100250107B1; CZ296445B6; DE69829521T2

Abstract

1. Sposób obróbki gazu spalinow ego, zawierajacego tlenki siarki i pyl , w którym kontaktuje sie gaz spalinowy z plynem absorpcyjnym przez przepuszczanie gazu spalino- w ego przez w ieze absorpcyjna, do której rozpyla sie plyn absorpcyjny, zawierajacy srodek zasadow y, powodujacy schlodzenie, odsiarczenie i odpylenie gazu w ylotow ego, po czym usuwa sie pyl zgromadzony w w iezy absorpcyjnej i produkty odsiarczania i odzyskuje sie oczyszczony gaz, znam ienny tym , ze bezposrednio przed kontaktowaniem gazu spalinow ego z plynem absorpcyjnym w w iezy absorp- cyjnej, laduje sie elektrycznie czasteczki pylu obecne w gazie spalinowym przez przepuszczanie gazu spalinow ego przez zespól zbierania pylu. zawierajacy plyty gromadzace i elek- trody wyladowcze, umieszczone przeciw legle, oraz przyciaga sie i przechwytuje czesc p y lu ,...... 2. Urzadzenie do obróbki gazu spalinow ego, zawieraja- cego tlenki siarki i pyl, zawierajace w ieze absorpcyjna w ypo- sazona w zespól rozpylajacy, um ieszczony wewnatrz w iezy i polaczony poprzez pompe cyrkulacyjna ze zbiornikiem plynu absorpcyjnego, przy czym w górnej czesci w iezy ab- sorpcyjnej nad zespoleni rozpylajacym znajduje sie zespól zbierania pylu, polaczony z w ysokonapieciow ym zródlem mocy i wyposazony w plyty gromadzace um ieszczone naprze- ciwko elektrod wyladowczych, oraz zawierajacy zespól oddzie- lania pylu, znamienne tym, ze zespól zbierania pylu (1) jest w postaci elektrostatycznego zespolu wytracajacego, zas zespól oddzielania pylu (6) zawiera urzadzenie mlotkujace F I G. 1 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki gazu spalinowego i urządzenie do obróbki gazu spalinowego, zwłaszcza dla usuwania tlenków siarki oraz pyłu z gazu wylotowego uwalnianego z bojlera itp.

Ze stanu techniki jest znany sposób i urządzenie do usuwania tlenków siarki i pyłu z gazu wylotowego uwalnianego z bojlera itp. Jak pokazano na pos. I, gaz wylotowy A uwolniony z bojlera itp. i zawierający tlenki siarki oraz pył jest najpierw wprowadzany do suchego elektrostatycznego zespołu wytrącającego 101, gdzie usuwa się z niego pył. Następnie, ten wstępnie odpylony gaz wylotowy A obrabia się w etapie mokrego odsiarczania przy zastosowaniu wieży absorpcyjnej 102, w której gaz wylotowy A ulega oczyszczeniu poprzez zetknięcie go z płynem absorbującym B, zawierającym środek zasadowy C (np. wapień), który utrzymywany jest w zbiorniku krążeniowym 103 i przy pomocy pompy krążenia 104 rozpylany z dyszy rozpylającej 105. Zwykle większość pyłu, którego nie zebrano w suchym elektrostatycznym zespole wytrącającym 101, usuwa się wraz z tlenkami siarki w etapie mokrego odsiarczania, tak że uzyskuje się ogólną wysoką wydajność usuwania pyłu.

W ostatnich latach, ze względu na większy nacisk związany z problemami ochrony środowiska, coraz szerzej prowadzi się prace nad zmniejszeniem stężenia uwalnianego pyłu w gazie wylotowym. Jednakże, stosowane w tym celu suche elektrostatyczne zespoły wytrącające są sprzętem drogim, a ponadto wymagają dużej przestrzeni podłogowej. W konsekwencji, pożądane jest zmniejszenie objętości tego sprzętu. Jednakże zmniejszenie objętości elek189 977 trostatycznego zespołu wytrącającego powoduje utratę skuteczności usuwania pyłów, a zatem konieczne jest opracowanie niedrogiego i prostego dodatkowego sprzętu do usuwania pyłu, który zrekompensuje tę utratę skuteczności.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu obróbki gazu spalinowego, który pozwoli na skuteczne odsiarczanie i usuwanie pyłu z gazu z możliwością zmniejszenia objętości elektrostatycznego zespołu wytrącającego zainstalowanego przed wieżą absorpcyjną, jak również opracowanie urządzenia do realizacji tego sposobu.

Sposób obróbki gazu spalinowego, zawierającego tlenki siarki i pył, w którym kontaktuje się gaz spalinowy z płynem absorpcyjnym przez przepuszczanie gazu spalinowego przez wieżę absorpcyjną, do której rozpyla się płyn absorpcyjny, zawierający środek zasadowy, powodujący schłodzenie, odsiarczenie i odpylenie gazu wylotowego, po czym usuwa się pył zgromadzony w wieży absorpcyjnej i produkty odsiarczania i odzyskuje się oczyszczony gaz, według wynalazku charakteryzuje się tym, że bezpośrednio przed kontaktowaniem gazu spalinowego z płynem absorpcyjnym w wieży absorpcyjnej, ładuje się elektrycznie cząsteczki pyłu obecne w gazie spalinowym przez przepuszczanie gazu spalinowego przez zespół zbierania pyłu, zawierający płyty gromadzące i elektrody wyładowcze, umieszczone przeciwległe, oraz przyciąga się i przechwytuje część pyłu, zawartego w gazie spalinowym przez te płyty gromadzące w wyniku oddziaływania sił elektrostatycznych, następnie powoduje się zbrylanie przechwyconego pyłu poprzez pozostawianie pyłu zgromadzonego na płytach gromadzących przez okres czasu wystarczający do agregacji przechwyconego pyłu poprzez zbrylanie, po czym w sposób przerywany wymiata się grube cząstki zgromadzonego pyłu z zespołu zbierania pyłu do wieży absorpcyjnej, korzystnie przez młotkowanie, a następnie z wieży absorpcyjnej usuwa się pył w postaci wymiecionych zbrylonych cząstek pyłu i cząstek usuniętych wskutek wystąpienia elektrostatycznych sił przyciągania, wywieranych na naładowane cząstki pyłu przez ładunek kropel płynu absorpcyjnego, rozpylanego do wieży absorpcyjnej, korzystnie przez przemywanie.

Urządzenie do obróbki gazu spalinowego, zawierającego tlenki siarki i pył, zawierające wieżę absorpcyjną wyposażoną w zespół rozpylający, umieszczony wewnątrz wieży i połączony poprzez pompę cyrkulacyjną ze zbiornikiem płynu absorpcyjnego, przy czym w górnej części wieży absorpcyjnej nad zespołem rozpylającym znajduje się zespół zbierania pyłu, połączony z wysokonapięciowym źródłem mocy i wyposażony w płyty gromadzące umieszczone naprzeciwko elektrod wyładowczych, oraz zawierający zespół oddzielania pyłu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zespół zbierania pyłu jest w postaci elektrostatycznego zespołu wytrącającego, zaś zespół oddzielania pyłu zawiera urządzenie młotkujące.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia zmniejszenie obciążenia suchego elektrostatycznego zespołu wytrącającego albo podobnego urządzenia zainstalowanego przed wieżą z zespołem zbierania pyłu, i w rezultacie zmniejszenie wymiarów suchego elektrostatycznego zespołu wytrącającego lub podobnego urządzenia.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok przykładowego wykonania urządzenia według wynalazku do obróbki gazu spalinowego, fig. 2 - pionowy przekrój przez przykładowy zespół zbierania pyłu, zastosowany w urządzeniu według wynalazku, fig. 3 - schematyczny widok przykładowej elektrody zespołu zbierania pyłu, zastosowanego w urządzeniu według wynalazku, fig. 4 - wykres ilustrujący wydajność usuwania pyłu przez przykładowe urządzenie według wynalazku w funkcji zmiany gęstości prądu, apoz. I - schemat konwencjonalnego urządzenia do obróbki gazu spalinowego.

Na fig. 1 przedstawiono schematyczny widok przykładowego wykonania urządzenia według wynalazku. Urządzenie to jest przeznaczone do obróbki gazu spalinowego i zawiera wieżę absorpcyjną 2 do odsiarczania gazu wylotowego zawierającego tlenki siarki i pył poprzez kontaktowanie go z płynem absorpcyjnym B, zawierającym środek zasadowy C, zbiornik krążeniowy 3 umieszczony przy dnie wieży absorpcyjnej 2 dla pomieszczenia płynu absorpcyjnego B, pompę krążenia 4 dla podnoszenia płynu absorpcyjnego B ze zbiornika krążeniowego 3 do wieży absorpcyjnej 2 i rozpylania go w wieży absorpcyjnej 2 oraz dyszowy zespół rozpylający 7 do rozpylania płynu absorpcyjnego B. Urządzenie to jest również wyposażone w zespół zbierania pyłu 1, umieszczony w części górnej nad zespołem rozpylającym 7

189 977 dla przechwytywania pyłu gromadzonego na płytach gromadzących 15 w wyniku oddziaływania sił elektrostatycznych, zbrylania cząstek pochwyconego pyłu poprzez agregację, powtarzalnego wymiatania pyłu i usuwania pyłu z wieży absorpcyjnej 2, jak również dla elektrycznego naładowania pyłu, przechodzącego przez zespół zbierania pyłu 1 tak, by zwiększyć wydajność usuwania pyłu poprzez wykorzystanie lustrzanego naładowania kropelek płynu absorpcyjnego w wieży absorpcyjnej 2 oraz zespół oddzielania pyłu 6, przeznaczony do wymiatania pyłu zebranego przez zespół zbierania pyłu 1.

Figura 2 przedstawia przekrój pionowy przez przykładowy zespół zbierania pyłu 1, zastosowany w urządzeniu według wynalazku. W tego rodzaju zespole zbierania pyłu 1, pręt podporowy 11 elektrod utrzymywany jest przez izolatory 12, przymocowane do płyt mocujących 13, a do pręta podporowego 11 są przymocowane liczne elektrody wyładowcze 10. Jako przykład elektrody wyładowczej 10, na fig. 3 przedstawiono kolczastą elektrodę wyładowczą 10, mającą kolce 14 o przekroju krzyżowym.

Obróbka gazu spalinowego w urządzeniu z fig. 1 przeprowadzana jest w następujący sposób. Na początku, gaz wylotowy A, zawierający tlenki siarki i pył poddawany jest obróbce w zespole zbierania pyłu 1, umieszczonym w górnej części wieży absorpcyjnej 2 i napędzanym przez wysokonapięciowe źródło mocy 5. Następnie, w wieży absorpcyjnej 2 gaz wylotowy A ulega schłodzeniu, odsiarczeniu i odpyleniu przez kontaktowanie go z płynem absorbującym B, zawierającym środek zasadowy C, który to płyn unoszony jest ze zbiornika krążeniowego 3 przy pomocy pompy krążenia 4 i rozpylany z dyszy zespołu rozpylającego 7. W tym procesie, część pyłu obecnego w gazie wylotowym A zostaje przyciągnięta i przechwycona przez płyty gromadzące 15. Co więcej, ponieważ pył przechodzący przez zespól zbierania pyłu 1 jest ładowany elektrycznie, zatem pył może być z większą wydajnością usunięty w wieży absorpcyjnej 2 w wyniku przyciągania elektrycznego, spowodowanego przez lustrzane ładunki elektryczne kropelek płynu absorbującego B, przepompowywanego i rozpylanego do wnętrza wieży absorpcyjnej 2.

Pył, zebrany przez zespół zbierania pyłu 1 jest pozostawiany na płytach gromadzących 15 przez okres czasu wystarczający do zbrylenia cząstek pyłu przez pierwotną agregację, a następnie w regularnych odstępach czasu jest wymiatany do wieży absorpcyjnej 2 przez młotkowanie zespołu zbierania pyłu 1 za pomocą zespołu oddzielania pyłu 6. Ponieważ opadły pył jest w postaci grubych cząstek, zatem może być łatwo usunięty przez wypłukanie wieży absorpcyjnej 2.

Środek zasadowy C, zawierający wapień itp. podawany jest do zbiornika krążeniowego 3 w stechiometrycznej ilości wymaganej dla odsiarczenia, a płyn odpadowy D jest usuwany w stechiometrycznej ilości odpowiadającej ilości produktów odsiarczania. Pył przechwycony w wieży absorpcyjnej 2 jest zawarty wpłynie odpadowym D w stężeniu zrównoważonym z ilością stechiometryczną produktów odsiarczania i uwalniany razem z nimi.

W opisanym powyżej urządzeniu, część pyłu obecnego w gazie wylotowym zbierana jest przez zespół zbierania pyłu 1, umieszczony przy górnym wlocie wieży absorpcyjnej 2. Zebrany pył jest utrzymywany na płytach gromadzących 15 przez okres czasu wystarczający dla zbrylenia cząstek pyłu przez pierwotną agregację, a zbrylony pył jest co jakiś czas wymiatany przez młotkowanie zespołu zbierania pyłu 1 w regularnych odstępach czasu. W ten sposób, opadły pył wchodzi do wieży absorpcyjnej 2 w postaci grubych cząstek i może być z niej łatwo usunięty przez wymycie wieży. Co więcej, pył przechodzący przez zespół zbierania pyłu 1 ulega elektrycznemu naładowaniu, przez co może być wydajnie usunięty w wyniku działania sił elektrycznego przyciągania, spowodowanego przez lustrzane naładowanie kropelek płynu absorbującego B wypompowywanego i rozpylanego do wieży absorpcyjnej 2. Oznacza to, iż zespół zbierania pyłu 1 jest urządzeniem, które nie ma ani lejkowatego popielnika ani przenośnika popiołu i które może być zainstalowane w małej przestrzeni górnej części wieży absorpcyjnej 2 dla zbrylania cząstek pyłu i ich ładowania elektrycznego, a tym samym dla zwiększenia wydajności usuwania pyłu w wieży absorpcyjnej 2. Tego rodzaju zespół zbierania pyłu 1 umożliwia zmniejszenie pojemności suchego elektrostatycznego zespołu wytrącającego 101 z pos. I, zainstalowanego w górnej części wieży absorpcyjnej 102 i tym samym znaczne zmniejszenie kosztów wyposażenia.

189 977

Przykład

Test obróbki gazu wylotowego przeprowadzono przy zastosowaniu urządzenia według wynalazku, mającego konstrukcję przedstawioną na fig. 1. Jako zespół zbierania pyłu 1 zastosowano uproszczony elektrostatyczny zespół wytrącający, mający poziomy wymiar 60 cm x 60 cm i wysokość około 1 m. Gaz wylotowy A, mający prędkość przepływu 10,000 m³N na godzinę, przepuszczono przez uproszczony elektrostatyczny zespół wytrącający w celu zebrania obecnego w nim pyłu. Następnie gaz wylotowy A ochłodzono, odsiarczono i odpylono w wieży absorpcyjnej 2, mającej wymiar poziomy 70 cm x 70 cm i wysokość 7 m.

Własności gazu wylotowego A przepuszczonego przez uproszczony elektrostatyczny zespół wytrącający, stanowiący zespół zbierania pyłu 1 urządzenia według wynalazku, przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1

Prędkość przepływu gazu wlotowego:	10,000 m3N/h
Temperatura gazu:	90°C
Stężenie SO_X:	900 cz. na mol
Stężenie pyłu:	60-70 mg/m³N

Uproszczony elektrostatyczny zespół wytrącający, zastosowany w urządzeniu według wynalazku jako zespół zbierania pyłu 1 napędzano wysokonapięciowym źródłem mocy 5 i co jakiś czas uderzano weń urządzeniem młotkującym zastosowanym jako zespół oddzielania pyłu 6. Pył zmieciony z uproszczonego elektrostatycznego zespołu wytrącającego przez młotkowanie poddano obróbce w wieży absorpcyjnej 2 wraz z gazem wylotowym A. Warunki pracy uproszczonego elektrostatycznego zespołu wytrącającego przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2

Napięcie:	37 kV
Prąd:	15 mA
Odstępy między uderzeniami:	4 godziny
Czas uderzania:	5 minut

Po obróbce przez uproszczony elektrostatyczny zespół wytrącający, gaz wylotowy A przepuszczano przez wieżę absorpcyjną 2, gdzie poddawano go chłodzeniu, odsiarczaniu i odpylaniu przez kontakt gazowo-płynny z płynem absorbującym B, który podnoszono ze zbiornika krążeniowego 3 przy pomocy pompy krążenia 4 z prędkością przepływu 200 m3 na godzinę i rozpylano w wieży absorpcyjnej 2. Środek zasadowy C, zawierający wapień podawano do zbiornika krążeniowego 3 w ilości stechiometrycznej wymaganej dla odsiarczania, a płyn odpadowy D usuwano w ilości stechiometrycznej odpowiadającej ilości produktów odsiarczania. Pył przechwycony w wieży absorpcyjnej 2 zawarto w płynie odpadowym D w stężeniu zrównoważonym z ilością stechiometryczną produktów odsiarczania i uwalniano wraz z tymi produktami. W tabeli 3 przedstawiono temperaturę, stężenie SOx i stężenie pyłu gazu wylotowego, schłodzonego, odsiarczonego i odpylonego w wieży absorpcyjnej 2.

Tabela 3

Temperatura gazu:	48°C
Stężenie SO_X:	65-70 cz. na mol
Stężenie pyłu:	4,5-5 mg/m3N

Uproszczony elektrostatyczny zespół wytrącający, zastosowany w wyżej opisanym przykładzie wykonania jako zespół zbierania pyłu 1, miał budowę przedstawioną w przekroju pionowym na fig. 2. W tym zespole zastosowano 16 kolczastych elektrod wyładowczych 10,

189 977 jak przedstawiono na fig. 3. W każdej z elektrod wyładowczych 10 umieszczono siedem zestawów kolców, rozłożonych w kształcie krzyża w odstępach 50 mm w kierunku przepływu gazu, a ich skuteczna długość zbierania pyłu wynosiła 350 mm.

Na fig. 4 przedstawiono wyniki uzyskane przez pomiar wydajności (%) usuwania pyłu przez uproszczony elektrostatyczny zespół wytrącający w funkcji zmian gęstości przykładanego natężenia prądu (mA/m²). Gęstość natężenia prądu przedstawiona na osi odciętych jest wartością uzyskaną przez podzielenie natężenia przyłożonego prądu przez efektywne pole zbierania pyłu płyt gromadzących 15, dla którego przyjęto wartość 3,7 mi².

Na podstawie wyników wyżej opisanego przykładu można stwierdzić, iż można zwiększyć stężenie pyłu przy wlocie wieży absorpcyjnej 2 poprzez wyposażenie tego wlotu w zespół zbierania pyłu 1 w postaci uproszczonego elektrostatycznego zespołu wytrącającego i w konsekwencji można zmniejszyć wymiar zainstalowanego przed nim kolektora pyłu. Wydajność elektrostatycznego zespołu wytrącającego określona jest przez następujące równanie:

_p vA, η = 1-βχρ(-—) gdzie:

η: Stopień usuwania pyłu v: Prędkość przechodzenia cząstek pyłu (m/sek)

A: Pole powierzchni zbierania pyłu (m2)

Q: Prędkość przepływu gazu (m³/sek)

Przykładowo, gdy stężenie pyłu przy wlocie suchego elektrostatycznego zespołu wytrącającego 101 zainstalowanego przed wieżą odsiarczającą 102 wynosiło 1 g/m³N, to w znanych urządzeniach wymagane było zmniejszenie stężenia pyłu przy wylocie suchego elektrostatycznego zespołu wytrącającego 101 (tj. przy wlocie wieży 102) do 30 mg^N. Jednakże, dzięki zastosowaniu urządzenia według wynalazku, gaz spalinowy można obrabiać nawet przy stężeniu pyłu wynoszącym aż 70 mg/mN. Ponadto przy założeniu, że v = 0,2 m/sek a Q = 500 m3/sek, w znanych urządzeniach wymagane było stosowanie pola powierzchni zbierania pyłu wynoszącego około 8,800 m2, natomiast wynalazek umożliwia zmniejszenie pola powierzchni zbierania pyłu do około 6,700 m, co odpowiada około 30% zmniejszeniu wymiarów suchego elektrostatycznego zespołu wytrącającego 101 z pos. I.

POS. I

189 977

F I G. 1

189 977

F 1 G. 2

189 977

F IG.3

189 977

FIG. 4

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób obróbki gazu spalinowego, zawierającego tlenki siarki i pył, w którym kontaktuje się gaz spalinowy z płynem absorpcyjnym przez przepuszczanie gazu spalinowego przez wieżę absorpcyjną, do której rozpyla się płyn absorpcyjny, zawierający środek zasadowy, powodujący schłodzenie, odsiarczenie i odpylenie gazu wylotowego, po czym usuwa się pył zgromadzony w wieży absorpcyjnej i produkty odsiarczania i odzyskuje się oczyszczony gaz, znamienny tym, że bezpośrednio przed kontaktowaniem gazu spalinowego z płynem absorpcyjnym w wieży absorpcyjnej, ładuje się elektrycznie cząsteczki pyłu obecne w gazie spalinowym przez przepuszczanie gazu spalinowego przez zespół zbierania pyłu, zawierający płyty gromadzące i elektrody wyładowcze, umieszczone przeciwległe, oraz przyciąga się i przechwytuje część pyłu, zawartego w gazie spalinowym przez te płyty gromadzące w wyniku oddziaływania sił elektrostatycznych, następnie powoduje się zbrylanie przechwyconego pyłu poprzez pozostawianie pyłu zgromadzonego na płytach gromadzących przez okres czasu wystarczający do agregacji przechwyconego pyłu poprzez zbrylanie, po czym w sposób przerywany wymiata się grube cząstki zgromadzonego pyłu z zespołu zbierania pyłu do wieży absorpcyjnej, korzystnie przez młotkowanie, a następnie z wieży absorpcyjnej usuwa się pył w postaci wymiecionych zbrylonych cząstek pyłu i cząstek usuniętych wskutek wystąpienia elektrostatycznych sił przyciągania, wywieranych na naładowane cząstki pyłu przez ładunek kropel płynu absorpcyjnego, rozpylanego do wieży absorpcyjnej, korzystnie przez przemywanie.
2. Urządzenie do obróbki gazu spalinowego, zawierającego tlenki siarki i pył, zawierające wieżę absorpcyjną wyposażoną w zespół rozpylający, umieszczony wewnątrz wieży i połączony poprzez pompę cyrkulacyjna ze zbiornikiem płynu absorpcyjnego, przy czym w górnej części wieży absorpcyjnej nad zespołem rozpylającym znajduje się zespół zbierania pyłu, połączony z wysokonapięciowym źródłem mocy i wyposażony w płyty gromadzące umieszczone naprzeciwko elektrod wyładowczych, oraz zawierający zespół oddzielania pyłu, znamienne tym, że zespół zbierania pyłu (1) jest w postaci elektrostatycznego zespołu wytrącającego, zaś zespół oddzielania pyłu (6) zawiera urządzenie młotkujące.