PL200445B1 - Sposób i urządzenie do utylizacji odpadów będących poreakcyjnym produktem z instalacji półsuchego odsiarczania spalin, zwłaszcza w kotłach energetycznych - Google Patents

Abstract

Sposób polega na tym, że poreakcyjny produkt odsiarczania spalin metodą półsuchą, pochodzący z elektrofiltrów i/lub filtrów tkaninowych o składzie chemicznym 5-40% wag. CaSO3 · 1/2H2O, 1-20% CaSO4 · 2H2O, 2-8% wag. CaCO3, 1-8% wag. Ca(OH)2, 0-5% wag. CaO, 60-70% wag. popiołu lotnego i zawierający cząstki, których średnia średnica wynosi około 50 um, miesza się z rozdrobnionym węglanem wapniowym o uziarnieniu poniżej 150 pm, korzystnie w proporcji 1:1 i tak otrzymaną mieszaninę poddaje się procesowi mechanicznej dezaglomeracji i aktywacji poprzez swobodne zderzenia cząstek przy prędkości nie mniejszej niż 8 m/sek. Urządzenie posiada komorę roboczą (4), osadzoną na wspornikach. Na komorę roboczą (4) jest nałożona osłona (23). Komora robocza (4) jest wyposażona w części górnej w pierścień (19) z rozmieszczonymi na jego obwodzie otworami, a u dołu posiada dno zaopatrzone w otwór centralny (7) i szereg otworów obwodowych (22). Komora robocza (4) jest wyposażona także w połączony z podajnikiem (2) króciec wlotowy (8), zakończony u dołu tarczą (9) i w wirnik (10) składających się z tarczy nośnej (11) z przymocowanymi do niej promieniowo zespołami łopatek (12) wyposażonych na końcach w bijaki (13). W dnie komory roboczej (4) oraz w otworach pierścienia (19) komory roboczej (4) są zamocowane pręty udarowe (18). Pomiędzy wewnętrzną ścianą zbiornika (1), a zewnętrzną ścianą komory roboczej (4) znajdują się, rozmieszczone na całym obwodzie, zwisające swobodnie na wspornikach (20), taśmy stalowe (21)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do utylizacji odpadów będących poreakcyjnym produktem z instalacji półsuchego odsiarczania spalin, zwłaszcza w kotłach energetycznych.

W zakładach przemysłowych stosujących półsuchą metodę odsiarczania spalin w kotłach energetycznych powstają odpady stanowiące uciążliwe składowiska o toksycznym oddziaływaniu na otoczenie i pogłębiające degradację środowiska naturalnego. Pociąga to za sobą konieczność podejmowania działań zmierzających do utylizacji powstających odpadów i poszukiwania możliwości ich gospodarczego wykorzystania.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 191 928 sposób redukcji siarki w gazach spalinowych, zwłaszcza w kotle energetycznym polegający na tym, że poreakcyjny produkt odsiarczania spalin metodą półsuchą, zawierający co najmniej 20% całkowitego CaO, kieruje się do mieszalnika, w którym miesza się go na sucho z 10 - 30% wagowych CaO, korzystnie 10 - 15% wagowych CaO w postaci suchej, a uzyskany sorbent transportuje się do komory paleniskowej innego kotła, w którym następuje suche odsiarczanie spalin znanym sposobem.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu i urządzenia do utylizacji odpadów będących poreakcyjnym produktem odsiarczania spalin metodą półsuchą i pochodzących zwłaszcza z kotłów energetycznych, które w skuteczny sposób wyeliminują konieczność tworzenia uciążliwych dla środowiska naturalnego hałd tych odpadów poprzez możliwość zagospodarowania ich po utylizacji.

Cel ten został osiągnięty sposobem według wynalazku polegającym na utylizacji poreakcyjnego produktu, pochodzącego z zakładów przemysłowych stosujących półsuchą metodę odsiarczania spalin, poprzez aktywację mechaniczną, w specjalnie skonstruowanym do tego celu urządzeniu aktywacyjnym.

Sposób utylizacji odpadów będących poreakcyjnym produktem z instalacji półsuchego odsiarczania spalin, zwłaszcza w kotłach energetycznych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że poreakcyjny produkt odsiarczania spalin metodą półsuchą pochodzący z elektrofiltrów i/lub filtrów tkaninowych, o składzie chemicznym 5 - 40% wag. CaSO3-%H₂O, 1 - 20% CaSO₄-2H₂O, 2 - 8% wag. CaCO₃, 1 - 8% wag. Ca(OH)2, 0 - 5% wag. CaO, 60 - 70% wag. popiołu lotnego i zawierający cząstki, których średnia średnica wynosi około 50 ąm, miesza się z rozdrobnionym węglanem wapniowym o uziarnieniu poniżej 150 ąm, korzystnie w proporcji 1:1, i tak otrzymaną mieszaninę poddaje się procesowi mechanicznej dezaglomeracji i aktywacji poprzez swobodne zderzenia cząstek przy prędkości nie mniejszej niż 8 m/sek.

Otrzymany sposobem według wynalazku produkt posiada własności sorpcyjne i znajduje zastosowanie jako sorbent do oczyszczania ze związków siarki strumienia gorących gazów spalinowych, powstających w trakcie spalania paliw węglowych, zwłaszcza w kotłach fluidalnych lub pyłowych stosujących suche odsiarczanie spalin.

Dzięki właściwościom sorpcyjnym produktu otrzymanego sposobem według wynalazku nastąpi gospodarcze wykorzystanie dużych ilości odpadów powstających w zakładach przemysłowych stosujących półsuchą metodę odsiarczania spalin w kotłach energetycznych.

Zaletą stosowania sposobu według wynalazku jest perspektywa utylizacji i zagospodarowania produktu poreakcyjnego z instalacji półsuchego odsiarczania spalin w kotłach energetycznych, co przyczynia się w dużym stopniu do ochrony środowiska.

Urządzenie do utylizacji odpadów będących poreakcyjnym produktem z instalacji półsuchego odsiarczania spalin, zwłaszcza w kotłach energetycznych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że część walcowa zbiornika jest zakończona u góry pokrywą, która jest pokryta od wewnątrz materiałem dielektrycznym. W części walcowej zbiornika jest umiejscowiona komora robocza, która jest osadzona na wspornikach i ma kształt walca. Na komorę roboczą jest nałożona osłona, która ma kształt otwartego od góry ściętego stożka i jest zaopatrzona od wewnątrz, na obwodzie podstawy w pierścień. Osłona komory roboczej jest zdejmowalna. Komora robocza jest wyposażona w części górnej w pierścień z rozmieszczonymi na jego obwodzie otworami, a u dołu posiada dno. Dno komory roboczej jest zaopatrzone w otwór centralny i szereg otworów obwodowych. Komora robocza jest wyposażona również w połączony z podajnikiem króciec wlotowy zakończony u dołu tarczą oraz w wirnik. Króciec wlotowy i wirnik są umiejscowione współosiowo. Wirnik składa się z tarczy nośnej, do której są przymocowane promieniowo zespoły łopatek. Łopatki są wyposażone na końcach w bijaki mające kształt płyt. Tarcza nośna jest połączona z wałem osadzonym obrotowo na osi pionowej zbiornika przenoszącym napęd z silnika na wirnik. Poniżej komory roboczej wał jest zabezpieczony osłoną przed cząsteczkami węglanu wapniowego i/lub popiołów lotnych wychodzących z komory roboczej. W dnie komory roboczej oraz w otworach pierścienia komory roboczej są zamocowane pręty udarowe. Pręty udarowe są

PL 200 445 B1 umiejscowione w ustalonej odległości od obwiedniowej płyty osłonowej oraz są dociśnięte od góry pierścieniem osłony. Pomiędzy wewnętrzną ścianą zbiornika a zewnętrzną ścianą komory roboczej znajdują się, rozmieszczone na całym obwodzie zwisające swobodnie na wspornikach taśmy stalowe.

Aktywacja mechaniczna zachodząca w urządzeniu według wynalazku jest procesem fizycznym nie wymagającym stosowania odczynników chemicznych.

Wirnik urządzenia według wynalazku nadając niezbędną energię gęstemu aerozolowi aktywowanych cząstek drogą swobodnych zderzeń, powoduje tworzenie się defektów struktury krystalicznej w wielowarstwowej powłoce mieszaniny odpadów będących mieszaniną poreakcyjnego produktu z instalacji półsuchego odsiarczania spalin w kotłach energetycznych z węglanem wapniowym, deglomerację dużych cząstek, a także ich sferoidyzację. W efekcie aktywacji na powierzchni zdefektowanych cząstek pojawiają się ładunki elektrostatyczne, powodujące separację materiału aktywnego od materiału surowego, a przez to wysoką efektywność procesu aktywacji oraz wysoką jakość aktywowanego materiału.

Urządzenie według wynalazku ma dużą wydajność i sprawność oraz pracuje niezawodnie. Niezawodnie odbywa się usuwanie zaktywowanych cząstek zutylizowanego produktu z komory roboczej dzięki temu, że jest ona otwarta u góry, a u dołu posiada otwory w dnie. Pręty udarowe oraz łopatki z bijakami nie zużywają się dzięki temu, że są wykonane z materiałów odpornych na ścieranie. Dielektryczna powłoka wewnętrznej części pokrywy zbiornika znajdująca się nad komorą roboczą uniemożliwia osiadanie na niej cząstek utylizowanego produktu z nadmiernym ładunkiem elektrostatycznym i ponowne ich wpadanie do komory roboczej. Łopatki wirnika umożliwiają prawidłowy transport podawanego do komory roboczej węglanu wapniowego i odpadów będących poreakcyjnym produktem z instalacji półsuchego odsiarczania spalin oraz eliminują możliwość wyrzucenia znajdującego się w komorze roboczej wsadu przez otwór w dnie, przed procesem dezaglomeracji i aktywacji utylizowanego produktu.

Urządzenie według wynalazku pozwala uzyskać po utylizacji produkt mający własności sorbentu, który z punktu widzenia ochrony środowiska, pozwala na skuteczne odsiarczanie spalin powstających w wyniku spalania paliw węglowych zwłaszcza w kotłach fluidalnych i pyłowych stosujących suche odsiarczanie spalin.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie w częściowym przekroju podłużnym, fig. 2 - półprzekrój komory roboczej, fig. 3 - powiększony szczegół mocowania prętów udarowych w górnej części komory roboczej.

Urządzenie do utylizacji odpadów będących poreakcyjnym produktem z instalacji półsuchego odsiarczania spalin, zwłaszcza w kotłach energetycznych, według wynalazku składa się ze zbiornika 1 wyposażonego w podajnik 2, część wylotową 3 oraz w komorę roboczą 4. Zbiornik 1 jest zakończony u góry pokrywą 5. W części walcowej zbiornika 1 znajduje się osadzona na wspornikach 6 komora robocza 4. Na komorę roboczą 4 jest nałożona zdejmowalna osłona 23, która ma kształt otwartego od góry ściętego stożka i jest zaopatrzona od wewnątrz, na obwodzie podstawy w pierścień 24. Komora robocza 4 jest wyposażona w części górnej w pierścień 19, z rozmieszczonymi na jego obwodzie otworami a u dołu ma dno zaopatrzone w otwór centralny 7 i szereg otworów obwodowych 22. Komora robocza 4 jest wyposażona współosiowo w króciec wlotowy 8 zakończony u dołu tarczą 9 i w wirnik 10. Wirnik 10 składa się z tarczy nośnej 11, do której są przymocowane promieniowo zespoły łopatek 12. Łopatki 12 są wyposażone na końcach w bijaki 13. Tarcza nośna 11 jest połączona z wałem 14 osadzonym obrotowo na osi pionowej zbiornika 1 przenoszącym napęd z silnika 15 na wirnik 10. Poniżej komory roboczej 4 wał 14 jest zabezpieczony osłoną 16 przed cząsteczkami węglanu wapniowego i/lub popiołów lotnych wychodzących z komory roboczej 4. W dnie komory roboczej 4 oraz w otworach pierścienia 19 komory roboczej 4 są zamocowane pręty udarowe 18. Pręty udarowe 18 są umiejscowione w ustalonej odległości od obwiedniowej płyty osłonowej 17 oraz są dociśnięte od góry pierścieniem 24 osłony 23. Pomiędzy wewnętrzną ścianą zbiornika 1 a zewnętrzną ścianą komory roboczej 4 znajdują się, rozmieszczone na całym obwodzie zwisające swobodnie na wspornikach 20 taśmy stalowe 21.

Wsad w postaci węglanu wapniowego i odpadów będących poreakcyjnym produktem z instalacji półsuchego odsiarczania spalin w kotłach energetycznych w proporcji 1:1 wprowadza się podajnikiem 2 przez króciec wlotowy 8 na obracający się z określoną prędkością wirnik 10. Cząstki wsadu zostają przetransportowane za pośrednictwem łopatek 12 z bijakami 13 w kierunku prętów udarowych 18, zderzając się z nimi z prędkością nie mniejszą niż 8 m/sek. W wyniku tych zderzeń cząstki wsadu rozpadają się, a ich powierzchnie ulegają zdefektowaniu, dzięki czemu pojawia się na nich nadmierny ładunek elektrostatyczny. Na skutek odpychania się jednoimiennie naładowanych cząstek wsadu przemieszczają się one w różne strony opuszczając komorę roboczą 4. Drobne frakcje zdezaglomerowanych cząstek wsadu wędrują do góry osiadając na powierzchni walcowej zbiornika 1 oraz na taśmach stalowych 21, gdzie

PL 200 445 B1 wytracają nadmiarowy ładunek elektrostatyczny i osuwają się w dół do części stożkowej zbiornika 1. Grubsze frakcje zdezaglomerowanych cząstek wsadu spadają do części stożkowej zbiornika 1 przez otwory obwodowe 22 w dnie komory roboczej 4. Zgromadzony w części stożkowej zbiornika 1 aktywny produkt poutylizacyjny wykazuje właściwości sorpcyjne wykorzystywane przy oczyszczaniu z tlenków siarki spalin gazowych pochodzących ze spalania paliw węglowych w kotłach fluidalnych i pyłowych stosujących suche odsiarczanie spalin.

Poniżej podany został przykład produktu o własnościach sorpcyjnych, otrzymanego sposobem według wynalazku, którego stopień reaktywności ustalono na podstawie wskaźnika reaktywności RI.

P r z y k ł a d

Skład produktu poreakcyjnego z instalacji półsuchego odsiarczania spalin w kotle energetycznym:

CaSO3'¹%H₂O 2^,0% wag.

CaSO42H₂O 7,0% wag.

CaCO3 3,0% wag.

Ca(OH)2 2,5% wag.

CaO 1,5% wag.

Popiół lotny 61,0% wag.

Inne związki chemiczne 3,0% wag.

Średnia średnica cząstek około 50 μηι

Do produktu poreakcyjnego z instalacji półsuchego odsiarczania spalin w kotle energetycznym o podanym wyżej składzie chemicznym dodano 50% wag. węglanu wapniowego, zawierającego w swym składzie chemicznym 95,6% wag. CaCO, oraz posiadającego cząstki o uziarnieniu poniżej 150 μίτι i mieszaninę tych składników wprowadzono do urządzenia według wynalazku, w którym została poddana procesowi mechanicznej dezaglomeracji i aktywacji poprzez swobodne zderzenia cząstek węglanu wapniowego i popiołu lotnego przy prędkości 8 m/sek.

W wyniku mechanicznej aktywacji otrzymano opisanym wyżej sposobem i w urządzeniu według wynalazku sorbent wapniowy, którego wskaźnik reaktywności według standardów Foster Wheeler mieści się w klasie sorbentów znakomitych RI < 3.

Claims (2)

1. Sposób utylizacji odpadów będących poreakcyjnym produktem z instalacji półsuchego odsiarczania spalin, zwłaszcza w kotłach energetycznych, znamienny tym, że poreakcyjny produkt odsiarczania spalin metodą półsuchą pochodzący z elektrofiltrów i/lub filtrów tkaninowych o składzie chemicznym 5 - 40% wag. CaSO3'%H₂O, 1 - 20% CaSO₄-2H₂O, 2 - 8% wag. CaCO3, 1 - 8% wag. Ca(OH), 0 - 5% wag. CaO, 60 - 70% wag. popiołu lotnego i zawierający cząstki, których średnia średnica wynosi około 50 um, miesza się z rozdrobnionym węglanem wapniowym o uziarnieniu poniżej 150 um, korzystnie w proporcji 1:1, i tak otrzymaną mieszaninę poddaje się procesowi mechanicznej dezaglomeracji i aktywacji poprzez swobodne zderzenia cząstek przy prędkości nie mniejszej niż 8 m/sek.

2. Urządzenie do utylizacji odpadów będących poreakcyjnym produktem z instalacji półsuchego odsiarczania spalin, zwłaszcza w kotłach energetycznych, znamienne tym, że część walcowa zbiornika (1) jest zakończona u góry pokrywą (5) pokrytą od wewnątrz materiałem dielektrycznym, natomiast w części walcowej zbiornika (1) jest umiejscowiona komora robocza (4) w kształcie walca, osadzona na wspornikach (6), a na komorę roboczą (4) jest nałożona osłona (23), która ma kształt otwartego od góry ściętego stożka i jest zaopatrzona od wewnątrz, na obwodzie podstawy w pierścień (24), przy czym komora robocza (4) jest wyposażona w części górnej w pierścień (19), z rozmieszczonymi na jego obwodzie otworami, a u dołu posiada dno zaopatrzone w otwór centralny (7) i szereg otworów obwodowych (22), a także jest wyposażona w połączony z podajnikiem (2) króciec wlotowy (8) zakończony u dołu tarczą (9) i w wirnik (10) składający się z tarczy nośnej (11) z przymocowanymi do niej promieniowo zespołami łopatek (12) wyposażonych na końcach w bijaki (13) mające kształt płyt, przy czym króciec wlotowy (8) i wirnik (10) są umiejscowione współosiowo, a tarcza nośna (11) jest połączona z wałem (14) osadzonym obrotowo na osi pionowej zbiornika (1), przenoszącym napęd z silnika (15) na wirnik (10), zaś w dnie komory roboczej (4) oraz w otworach pierścienia (19) komory roboczej (4) są zamocowane pręty udarowe (18), przy czym są one umiejscowione w ustalonej odległości od obwiePL 200 445 B1 dniowej płyty osłonowej (17) oraz są dociśnięte od góry pierścieniem (24) osłony (23) oraz, że pomiędzy wewnętrzną ścianą zbiornika (1) a zewnętrzną ścianą komory roboczej (4) znajdują się, rozmieszczone na całym obwodzie zwisające swobodnie na wspornikach (20) taśmy stalowe (21).