PL202059B1

PL202059B1 - Sposób i urządzenie do wiązania substancji zanieczyszczających środowisko w gazach spalinowych

Info

Publication number: PL202059B1
Application number: PL354532A
Authority: PL
Inventors: Reijo Kuivalainen; York Tsuo
Original assignee: Foster Wheeler Energia Oy
Priority date: 1999-11-03
Filing date: 2000-11-01
Publication date: 2009-05-29
Also published as: DE60010121D1; CA2389180C; CZ20021558A3; ATE264706T1; EP1239941B1; CN1414876A; CA2389180A1; EP1239941A1; DE60010121T2; CZ297595B6; CN1222349C; US6290921B1; AU1150501A; ES2216979T3; TR200401294T4; PL354532A1; WO2001032296A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób wi azania sub- stancji zanieczyszczaj acych srodowisko w gazach spa- linowych w co najmniej jednej instalacji do spala n lub w kilku instalacjach do spala n. Sposób charakteryzuje si e tym, ze dodana do gazów spalinowych nawil zona cz esc popio lu opada do zbiornika retencyjnego popio- lu umieszczonego poni zej reaktora kontaktowego, natomiast co najmniej czesc tlenku wapnia w popiele uwadnia si e tworz ac wodorotlenek wapnia w zbiorniku retencyjnym, i co najmniej czesc popio lu ze zbiornika retencyjnego zawraca si e do obiegu do co najmniej jednej z instalacji do spala n lub do kilku instalacji do spala n. Przedmiotem wynalazku jest te z urz adzenie do wi azania substancji zanieczyszczaj acych srodowi- sko w gazach spalinowych w co najmniej jednej insta- lacji do spala n lub w kilku instalacjach do spala n. Urz adzenie charakteryzuje si e tym, ze poni zej reakto- ra kontaktowego (30) jest umieszczony zbiornik reten- cyjny popio lu (60), do którego jest pod laczony prze- wód powrotny (62, 64) do zawracania do obiegu po- pio lu do co najmniej jednej z instalacji do spala n lub do kilku instalacji do spala n. PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wiązania substancji zanieczyszczających środowisko w gazach spalinowych. W tym przypadku chodzi o gazy spalinowe płynące kanałem spalinowym oraz z paleniska jednego albo większej ilości urządzeń do spalania, na przykład, z kotła ze złożem fluidalnym i/lub z kotła zawiesinowego.

Wymienione powyżej urządzenie do spalania przeważnie zawiera palenisko, kanał spalinowy połączony z paleniskiem, reaktor kontaktowy umieszczony w kanale spalinowym, odpylacz umieszczony w kanale spalinowym za reaktorem kontaktowym, oraz przewód cyrkulacyjny popiołu łączący odpylacz i reaktor kontaktowy, przy czym przewód cyrkulacyjny posiada umieszczone w nim urządzenie nawilżające.

Natomiast sposób może obejmować następujące etapy:

(a) utrzymywanie w piecu reakcji powodujących wytwarzanie spalin zawierających zanieczyszczenia;

(b) wprowadzanie kamienia wapiennego albo innego materiału tworzącego tlenek wapnia do paleniska, w celu wiązania zanieczyszczeń ze spalin w palenisku;

(c) powodowanie przepływu spalin przez kanał spalinowy do odpylacza, w którym popiół zawierający nieprzereagowany tlenek wapnia jest oddzielany od spalin;

(d) odprowadzanie części popiołu oddzielonego od spalin do urządzenia nawilżającego, w którym woda w ilości do 50% wagi popiołu jest mieszana z popiołem; oraz (e) mieszanie popiołu nawilżonego w etapie (d) ze spalinami przepływającymi przez reaktor kontaktowy, dzięki czemu popiół jest porywany przez spaliny do odpylacza, w ten sposób wiążąc zanieczyszczenia ze spalin.

Spalanie paliw zasiarczonych w palenisku pieca powoduje wytworzenie dwutlenku siarki (SO2). Zawartość siarki w spalinach emitowanych z paleniska może być zmniejszona za pomocą mokrych, pół-suchych i suchych sposobów odsiarczania. Dzięki tym sposobom spaliny mogą reagować ze składnikiem wiążącym siarkę, który ma postać cieczy, mokrą (ale osuszaną podczas procesu) albo początkowo postać suchą.

Zawartość siarki w spalinach może być także zmniejszona poprzez wprowadzenie bezpośrednio do pieca składnika wiążącego siarkę, na przykład, wodorotlenku wapniowego Ca(OH)2, albo materiału, takiego jak kamień wapienny albo dolomit, który tworzy składnik wiążący siarkę, na przykład, tlenek wapnia CaO. Ostatni wspomniany sposób jest wydajny, zwłaszcza w piecach ze złożem fluidalnym, ponieważ czas retencji składnika wiążącego siarkę w palenisku może być dość długi.

W złożu fluidalnym węglan wapniowy CaCO3 z kamienia wapiennego albo dolomitu kalcynuje się w celu utworzenia tlenku wapniowego CaO, który wiąże dwutlenek siarki i tworzy siarczan wapniowy CaSO4 i siarczyn wapniowy CaSO3. Problemem związanym z tą technologią jest gęsta warstwa siarczanu wapniowego tworząca się na powierzchni cząsteczek tlenku wapniowego reagujących z dwutlenkiem siarki, która to warstwa zapobiega uczestniczeniu przez tlenek wapniowy znajdujący się wewnątrz cząsteczek w reakcji. Z tego powodu, w celu osiągnięcia poziomu wiązania siarki powyżej 90%, stosunek molowy wapnia do siarki w materiale podawanym do złoża, to znaczy stosunek Ca/S, musi wynosić 3 - 5 albo nawet więcej, dla pewnych warunków technologicznych.

Kalcynacja wapna wymaga energii, dzięki czemu wprowadzanie dużych ilości wapna do paleniska zmniejsza sprawność kotła. Duża zawartość wapna w złożu fluidalnym zwiększa także wielkość emisji NOx z kotła. Ponadto istnieje ryzyko tworzenia się osadów na tylnym przejściu, kiedy wprowadza się do paleniska dużo wapna.

Wysokie zużycie sorbentu przyczynia się do wzrostu kosztów, jak również zwiększa się ilość odpadów stałych wytwarzanych przez urządzenie. Ponadto wapno znajdujące się w popiele musi być gaszone (to znaczy łączone chemicznie z wodą) przed składowaniem albo zwałowaniem, jeśli popiół zawiera znaczną ilość wapna palonego.

Wskaźnik wykorzystania sorbentu wiążącego siarkę w urządzeniu do spalania może być polepszony poprzez ponowne wykorzystanie nieprzereagowanego tlenku wapniowego z popiołu dennego albo popiołu lotnego i dostarczanie go po aktywacji do spalin albo z powrotem do paleniska. Aktywacja sorbentu może być zrealizowana poprzez wyekstrahowanie warstwy siarczanu wapnia z powierzchni cząstek tlenku wapniowego i gaszenie wapna, to znaczy poprzez uwodnienie tlenku wapniowego CaO, tak aby uzyskać porowaty wodorotlenek wapniowy Ca(OH)2.

PL 202 059 B1

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,185,080 ujawnia sposób wielo-etapowy, w którym tlenek wapniowy jest oddzielany ze złoża fluidalnego albo popiołu lotnego, siarczan wapnia jest usuwany, a tlenek wapniowy jest gaszony za pomocą stechiometrycznej ilości wody w oddzielnym urządzeniu gaszącym wytwarzający suchy, niezwykle drobnoziarnisty wodorotlenek wapniowy, który jest ponownie wprowadzany do strefy spalania albo do gazów emitowanych ze strefy spalania.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,309,393 ujawnia inny sposób bazujący na wykorzystaniu oddzielnego urządzenia uwadniającego, w którym nieprzereagowany tlenek wapniowy z popioł u dennego jest uwadniany za pomocą duż ej iloś ci wody i dostarczany do spalin jako mokra zawiesina.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,279,873 ujawnia sposób, w którym spalinom umożliwia się reagowanie w suszarce rozpryskowej z zawiesiną wodną składającą się z popiołu lotnego i wapna gaszonego wytworzonego w oddzielnym urządzeniu uwadniającym. Zawartość wody w zawiesinie jest odpowiednio regulowana tak, aby uzyskać temperaturę spalin, która jest o 8 - 40°C wyższa od temperatury nasycenia. Okazało się, że w tych warunkach tlenki siarki są z największą sprawnością wiązane przez wodorotlenek wapniowy. Patent ten ujawnia także przetwarzanie do zawiesiny suchego proszku zebranego z dna suszarki rozpryskowej.

Opublikowane zgłoszenie patentowe WO 96/16722 ujawnia sposób usuwania dwutlenku siarki ze spalin, w którym popiół lotny jest ponownie wykorzystywany, poprzez odpylacz i urządzenie nawilżające w kanale spalinowym, razem ze świeżym tlenkiem wapniowym dodawanym podczas recyrkulacji. Woda jest mieszana z popiołem w urządzeniu nawilżającym i mieszaninie umożliwia się recyrkulację w układzie tyle razy ile jest to konieczne, aby tlenek wapniowy miał czas na całkowite uwodnienie. Z tego powodu w sposobie tym nie jest wykorzystywane żadne oddzielne urządzenie uwadniające. Przy stosowaniu sposobu cząstki typowo są w stanie nawilżonym tylko przez 10 - 20 sekund podczas każdego cyklu, dzięki czemu ilość cykli musi być wystarczająco duża, w celu osiągnięcia wystarczającego uwodnienia. Tak więc zawartość cząsteczek w spalinach jest duża, co powoduje erozję. Ponadto rozmiar odpylacza układu musi być znacznie zwiększony.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,795,548 ujawnia urządzenie, które zawiera suszarkę rozpryskową i separator cząstek przed suszarką rozpryskową. Tlenek wapniowy w popiele uzyskanym z separatora cząstek, ze spodu suszarki rozpryskowej i z ostatniego odpylacza jest gaszony w oddzielnym urządzeniu gaszącym. Wytworzony materiał zawierający wodorotlenek wapniowy jest następnie zamieniany w szlam, który jest przepompowywany do suszarki rozpryskowej i mieszany ze spalinami przez rozpylacz.

Celem wynalazku jest sposób do wiązania substancji zanieczyszczających środowisko w gazach spalinowych.

Celem wynalazku jest urządzenie do wiązania substancji zanieczyszczających środowisko w gazach spalinowych.

Sposób wiązania substancji zanieczyszczających środowisko w gazach spalinowych w co najmniej jednej instalacji do spalań lub w kilku instalacjach do spalań, przy czym sposób polega na tym, że utrzymuje się reakcję powodującą wytwarzanie gazów spalinowych zawierających substancje zanieczyszczające środowisko w piecu co najmniej jednej instalacji do spalań, wprowadza się wapień lub inny materiał tworzący tlenek wapnia do pieca, do wiązania substancji zanieczyszczających środowisko w gazach spalinowych w piecu, kieruje się przepływem gazów spalinowych przez kanał gazów spalinowych połączony z piecem do odpylacza umieszczonego w kanale gazów spalinowych, gdzie popiół zawierający nieprzereagowany tlenek wapnia oddziela się od gazów spalinowych, po czym część popiołu oddzielonego z gazów spalinowych odprowadza się do urządzenia nawilżającego umieszczonego w przewodzie recyrkulacyjnym łączącym odpylacz z reaktorem kontaktowym umieszczonym w kanale gazów spalinowych powyżej odpylacza, gdzie do popiołu dodaje się wodę w ilości do 50% masy popiołu, po czym tak nawilżony popiół dodaje się do gazów spalinowych przepływających w reaktorze kontaktowym, co umożliwia porwanie popiołu z gazami spalinowymi do odpylacza i tym sposobem związanie substancji zanieczyszczających środowisko w gazach spalinowych, według wynalazku polega na tym, że dodana do gazów spalinowych nawilżona część popiołu opada do zbiornika retencyjnego popiołu umieszczonego poniżej reaktora kontaktowego, natomiast co najmniej część tlenku wapnia w popiele uwadnia się tworząc wodorotlenek wapnia w zbiorniku retencyjnym, i co najmniej część popiołu ze zbiornika retencyjnego zawraca się do obiegu do co najmniej jednej z instalacji do spalań lub do kilku instalacji do spalań .

PL 202 059 B1

Korzystnie przy opadaniu nawilżonej części popiołu do zbiornika retencyjnego popiół ten wprowadza się wzdłuż kanału gazów spalinowych przeciwprądowo względem strumienia gazów spalinowych.

Korzystnie 30% - 95% nawilżonego popiołu wprowadza się z gazami spalinowymi do odpylacza, a 5% - 70% wprowadza się do zbiornika retencyjnego popiołu.

Korzystnie popiół z dna pieca odprowadza się do urządzenia nawilżającego.

Korzystnie popiół oddzielony za pomocą separatora z gorącym obiegiem reaktora ze złożem fluidalnym wprowadza się do urządzenia nawilżającego.

Korzystnie 5% - 60% masy materiału w urządzeniu nawilżającym jest materiałem gruboziarnistym, którego D_P50 jest większe niż 150 μm, a 40% - 95% jest materiałem drobnym, którego D_P50 jest mniejsze niż 100 um.

Korzystnie rozdziela się nawilżony popiół na część porwaną z gazami spalinowymi i część opadającą do zbiornika retencyjnego popiołu poprzez wymiarowanie reaktora kontaktowego i zwężki umieszczonej w reaktorze kontaktowym.

Korzystnie ponadto reguluje się rozdział nawilżonego popiołu na część porwaną z gazami spalinowymi i część opadającą do zbiornika retencyjnego popiołu przez dostosowanie regulatora przepływu w przewodzie obejściowym przechodzącym przez zwężkę.

Korzystnie ponadto reguluje się rozdział nawilżonego popiołu na część porwaną z gazami spalinowymi i część opadającą do zbiornika retencyjnego popiołu przez dostosowanie strumienia gazu reaktora kontaktowego.

Korzystnie ponadto reguluje się rozdział popiołu nawilżonego na część porwaną z gazami spalinowymi i część opadającą do zbiornika retencyjnego popiołu przez dostosowanie rozkładu wielkości ziaren nawilżonego popiołu przez regulowanie co najmniej jednej z ilości wody dodawanej do popiołu, szybkości dodawania wody w urządzeniu nawilżającym i czasu przejścia popiołu w urządzeniu nawilżającym.

Korzystnie w etapie uwadniania co najmniej części tlenku wapnia w popiele popiół wysusza się, zaś w etapie zawracania co najmniej części popiołu ze zbiornika retencyjnego do obiegu do co najmniej jednej instalacji do spalań popiół zasadniczo wysusza się.

Korzystnie w etapie uwadniania co najmniej części tlenku wapnia w popiele materiał w zbiorniku retencyjnym suszy się za pomocą popiołu i gazów spalinowych wchodzących do zbiornika retencyjnego z kierunku pieca.

Korzystnie w etapie uwadniania co najmniej części tlenku wapnia w popiele materiał w zbiorniku retencyjnym suszy się za pomocą ciepła uwolnionego w procesie hydratacji.

Korzystnie ponadto w etapie uwadniania co najmniej części tlenku wapnia w popiele wprowadza się co najmniej jeden suchy strumień gorących gazów spalinowych i powietrza do zbiornika retencyjnego osuszając popiół w zbiorniku retencyjnym i utrzymując jego mobilność.

Korzystnie w czasie opadania do zbiornika retencyjnego dodawanej do gazów spalinowych nawilżonej części popiołu powierzchnia opadających cząstek popiołu co najmniej częściowo osusza się w przewodzie recyrkulacyjnym połączonym z reaktorem kontaktowym.

Korzystnie czas retencji popiołu w zbiorniku retencyjnym popiołu w etapie uwadniania co najmniej części tlenku wapnia w popiele jest tak długi, aby wodorotlenek wapnia w popiele prawie całkowicie uwodnił się.

Korzystnie czas retencji popiołu w zbiorniku retencyjnym popiołu w etapie uwadniania co najmniej części tlenku wapnia w popiele wynosi około 10 - 90 minut.

Korzystnie czas retencji popiołu w zbiorniku retencyjnym popiołu w etapie uwadniania co najmniej części tlenku wapnia w popiele wynosi około 10 - 20 minut.

Korzystnie ponadto w czasie zawracania do obiegu co najmniej części popiołu ze zbiornika retencyjnego zawraca się też do obiegu do pieca wodorotlenek wapnia.

Korzystnie ponadto w czasie zawracania do obiegu co najmniej części popiołu ze zbiornika retencyjnego zawraca się też do obiegu do urządzenia nawilżającego wodorotlenek wapnia.

Korzystnie ponadto w czasie zawracania do obiegu co najmniej części popiołu ze zbiornika retencyjnego zawraca się też do obiegu do reaktora kontaktowego wodorotlenek wapnia.

Korzystnie stosuje się go do wiązania substancji zanieczyszczających środowisko w gazach spalinowych w dwóch instalacjach do spalań, i który ponadto obejmuje zawracanie do obiegu co najmniej części popiołu ze zbiornika retencyjnego do co najmniej jednej z instalacji do spalania, którą w tym przypadku stanowi druga instalacja do spalań.

PL 202 059 B1

Korzystnie w etapie nawilżania popiołu dodaje się do popiołu wodę w ilości 15% - 30% masy popiołu.

Urządzenie do wiązania substancji zanieczyszczających środowisko w gazach spalinowych w co najmniej jednej instalacji do spalań lub w kilku instalacjach do spalań , przy czym co najmniej jedna z nich zawiera piec, z którym jest połączony kanał gazów spalinowych, w którym z kolei jest umieszczony reaktor kontaktowy a za nim odpylacz, przy czym reaktor kontaktowy jest połączony z odpylaczem przewodem recyrkulacyjnym, w którym jest umieszczone urządzenie nawilżające, według wynalazku charakteryzuje się tym, że poniżej reaktora kontaktowego jest umieszczony zbiornik retencyjny popiołu, do którego jest podłączony przewód powrotny do zawracania do obiegu popiołu do co najmniej jednej z instalacji do spalań lub do kilku instalacji do spalań.

Korzystnie reaktor kontaktowy zawiera ponadto zwężkę, z którą jest połączony przewód recyrkulacyjny.

Korzystnie zbiornik retencyjny popiołu jest połączony z paleniskiem instalacji do spalań przewodem powrotnym.

Korzystnie zbiornik retencyjny popiołu jest połączony z urządzeniem nawilżającym za pomocą przewodu powrotnego.

Korzystnie zbiornik retencyjny popiołu jest połączony z reaktorem kontaktowym za pomocą przewodu powrotnego.

Korzystnie urządzenie do wiązania substancji zanieczyszczających środowisko w dwóch instalacjach do spalań, ma przewód powrotny połączony ze zbiornikiem retencyjnym popiołu do zawracania do obiegu popiołu do drugiej instalacji do spalań.

Korzystnie sekcja konwekcyjna instalacji do spalań ma przed reaktorem kontaktowym opadający w kierunku przepływu kanał spalinowy w którym jest umieszczony podgrzewacz powietrza i kosz dolny usytuowany za podgrzewaczem powietrza przy czym kosz dolny stanowi zbiornik retencyjny popiołu.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku zapewniono prosty sposób i urządzenie do wiązania zanieczyszczeń ze spalin w kabale spalinowym i palenisku jednego albo większej ilości urządzeń do spalania, w którym problemy związane z rozwiązaniami wcześniejszymi zostały zminimalizowane lub przezwyciężone.

Zwłaszcza uzyskano prosty oraz uniwersalny sposób i urządzenie do sterowania przygotowywaniem i dostarczaniem sorbentu do wiązania zanieczyszczeń w spalinach.

Ponadto uzyskano sposób i urządzenie, dzięki któremu wskaźnik wykorzystania sorbentu w urządzeniu do spalania został polepszony w różnych warunkach technologicznych.

Ponadto została zmniejszona emisja NOx z kotła i polepszona sprawność kotła.

Dodatkową korzyść stanowi zmniejszenie kosztów i zmniejszenie ryzyka tworzenia się osadów w tylnym kanale paleniska.

Ponadto została zmniejszona ilość odpadów stałych wytwarzanych przez urządzenie do spalania oraz nastąpiło uproszczenie gospodarki odpadami.

Reasumując cechą charakterystyczną urządzenia według wynalazku jest to, że poniżej reaktora kontaktowego jest umieszczony zbiornik retencyjny dla popiołu, do którego opada część popiołu nawilżonego w urządzeniu nawilżającym i wymieszanego ze spalinami, oraz w którym przynajmniej część tlenku wapnia zawartego w popiele jest uwadniana w celu wytworzenia wodorotlenku wapniowego, oraz to, że przewód powrotny jest połączony ze zbiornikiem retencyjnym dla popiołu w celu ponownego wykorzystania popiołu w co najmniej jednym albo większej ilości urządzeń do spalania.

Podczas stosowania sposobu, w urządzeniu nawilżającym woda jest mieszana z popiołem w iloś ci do 50% wagowych popiołu, a korzystnie 15 - 30%. Ponieważ ochł odzenie spalin do pożądanej temperatury wymaga dostarczenia pewnej całkowitej ilości wody, to ze względnie dużej zawartości wilgoci w przetwarzanym popiele wykorzystywanym w sposobie według wynalazku wynika względnie mała ilość przetwarzanego popiołu, dzięki czemu można zastosować normalny odpylacz. Nawilżony popiół może być dostarczony do reaktora kontaktowego, a jako że urządzenie nawilżające znajduje się w kontakcie z reaktorem kontaktowym, to popiół jest podawany tak bezpoś rednio jak to jest moż liwe z urzą dzenia nawilż ającego do reaktora kontaktowego.

Znane jest wprowadzanie szlamu do spalin w suszarce rozpryskowej, której dysze rozpylające zamieniają szlam na małe kropelki, które szybko wysychają. W sposobie, według wynalazku materiałem dostarczanym do spalin nie jest mokry szlam, który może być pompowany, ale materiał nawilżony. Do wprowadzania materiału do kanału spalinowego nie są wykorzystywane dysze rozpylające. Zamiast tego stosowane są dysze proste, przez których otwory materiał może wpadać do kanału spali6

PL 202 059 B1 nowego. W materiale stosowanym w sposobie, według wynalazku, można łatwo ukształtować tak duże cząstki, że spaliny nie są zdolne ich unieść ze sobą, ale spadają one w dół kanału spalinowego do jego najniższej części, na dno reaktora kontaktowego. Zgodnie z wynalazkiem nieoczekiwanie okazało się, że problem spowodowany przez spadający materiał może być korzystnie wykorzystany poprzez umieszczenie w dolnej części reaktora kontaktowego zbiornika retencyjnego, przy czym popiół zgromadzony w zbiorniku jest uwadniany i wraca do urządzenia do spalania.

Ponieważ uwadnianie popiołu, który ma być przetwarzany, jest, według sposobu, wykonywane w zbiorniku retencyjnym dla popiołu, poniż ej reaktora kontaktowego, a nie w urządzeniu nawilżającym, to rozmiar urządzenia nawilżającego albo objętość ponownie wykorzystywanego popiołu nie muszą być zwiększane w celu osiągnięcia wystarczającego czasu uwadniania.

Objętość urządzenia nawilżającego musi być wystarczająco duża, aby materiał miał wystarczająco dużo czasu, aby zostać dobrze wymieszanym z wodą podczas przechodzenia przez urządzenie nawilżające. Z drugiej strony, objętość urządzenia nawilżającego jest korzystnie tak mała jak to jest możliwe, w celu szybkiego wykonywania nawilżania, przy czym tylko niewielka część procesu uwadniania ma miejsce w urządzeniu nawilżającym. Ponieważ proces uwadniania przebiega głównie w zbiorniku retencyjnym dla popiołu, to ciepło uwalniane podczas procesu uwadniania dalej przyspiesza uwadnianie i równocześnie osusza popiół w zbiorniku retencyjnym tak skutecznie, jak to jest możliwe.

Podczas stosowania rozwiązania według wynalazku stosunek ilości głównie drobnoziarnistego popiołu porywanego ze spalinami do grubszego popiołu opadającego do zbiornika retencyjnego może się zmieniać w szerokim zakresie. Korzystnie gaz spalinowy przenosi 30% - 95% nawilżonego popiołu do odpylacza, a 5% - 70% opada do zbiornika retencyjnego dla popiołu.

W urządzeniu, według wynalazku, w reaktorze kontaktowym korzystnie umieszczona jest zwężka Venturiego, a przewód cyrkulacyjny jest połączony ze zwężką Venturiego. Tak więc zwężka Venturiego nadaje spalinom silnie turbulentny ruch, skutecznie mieszając popiół ze spalinami. Reaktor kontaktowy i zwężka Venturiego są tak zwymiarowane, aby zapewnić prędkość gazu wystarczającą do osiągnięcia pożądanego podziału nawilżonego popiołu na część porywaną ze spalinami i część opadającą do zbiornika retencyjnego przeznaczonego dla popiołu.

Podział nawilżonego popiołu na część porywaną ze spalinami i część opadającą do zbiornika retencyjnego dla popiołu może być także sterowany za pomocą strumienia gazowego reaktora kontaktowego. Jest to wywoływane, na przykład, poprzez umieszczenie w dolnej części reaktora kontaktowego elementów, przez które może cyrkulować, kiedy jest to konieczne, pożądana ilość gazu, na przykład, powietrza, pary albo spalin.

Przy pewnych parametrach urządzenia nawilżającego, na przykład, wartościach wilgotności przewyższających granicę zależną od jakości popiołu, z urządzenia nawilżającego zaczynają wychodzić granulki, które nie są porywane przez spaliny w reaktorze kontaktowym, ale opadają do jego dolnej części. Tak więc podział nawilżonego popiołu na część porywaną ze spalinami i część opadającą do zbiornika retencyjnego dla popiołu może być regulowany także poprzez regulację parametrów urządzenia nawilżającego, takich jak ilość dostarczanej wody, prędkość mieszania albo czas mieszania.

Według korzystnej postaci wykonania według wynalazku, popiół z dna uzyskany bezpośrednio z paleniska, albo popiół z gorą cego separatora obiegowego reaktora obiegowego zł o ż a fluidalnego także jest dostarczany do urządzenia nawilżającego, dodatkowo do popiołu lotnego z odpylacza. Tylko cząstki o pewnym rozmiarze mogą być także odsiane z popiołu w celu wykorzystania.

Materiał uzyskany z paleniska albo z separatora gorącego obiegu reaktora obiegowego złoża fluidalnego jest grubszy i gorętszy niż popiół lotny, dzięki czemu można regulować temperaturę materiału dostarczanego do reaktora kontaktowego i rozkład rozmiarów granulek. W celu ulepszenia części popiołu uzyskanego z paleniska albo separatora zwiększa się udział dużych cząstek i podwyższa temperaturę popiołu. Równocześnie zwiększa się część materiału opadającą do zbiornika retencyjnego dla popiołu i proces uwadniania w zbiorniku staje się bardziej sprawny. Korzystnie 5% - 60% wagowych popiołu w mieszaninie to materiał gruboziarnisty, którego D_P50 jest mniejsze niż 150 μm, a 40% - 95% to materiał drobnoziarnisty, którego D_P50 jest mniejsze niż 100 um.

Kiedy uwodniony popiół jest transportowany ze zbiornika retencyjnego dla popiołu do dalszego wykorzystania, wtedy jego zawartość wilgoci musi być typowo mniejsza niż 5%, dzięki czemu popiół może być łatwo transportowany. Korzystnie przewód cyrkulacyjny może być połączony z reaktorem kontaktowym tak wysoko, że powierzchnie opadających cząstek popiołu mają czas na wyschnięcie w pewnym zakresie podczas ich opadania do zbiornika retencyjnego dla popiołu. Równocześnie temPL 202 059 B1 peratura spalin spada, a ich wilgotność względna i bezwzględna się zwiększa. Ciepło uwalniane przez proces uwadniania w zbiorniku retencyjnym dla popiołu dalej osusza popiół.

Zbiornik retencyjny dla popiołu może być korzystnie połączony z reaktorem kontaktowym, tak że spaliny zawierające popiół, także z kierunku paleniska, osiągają zbiornik retencyjny dla popiołu. W ten sposób także popiół i spaliny płynące z kierunku paleniska osuszają materiał w zbiorniku retencyjnym dla popiołu. Para uwolniona w zbiorniku retencyjnym i powyżej niego jest mieszana ze spalinami i przepływa dalej przez kanał spalinowy.

Korzystnie do zbiornika retencyjnego dla popiołu nie jest dostarczana woda, a woda wymagana do procesu uwadniania jest uzyskiwana z nawilżonego popiołu z urządzenia nawilżającego. Materiał w zbiorniku retencyjnym dla popioł u moż e być jednak osuszony przez parę suchą . Równocześ nie para, albo alternatywnie gorące spaliny albo powietrze wprowadzone do zbiornika, może utrzymywać popiół w ruchu i zapobiegać zatkaniu zbiornika retencyjnego. Para, spaliny albo powietrze przechodzące przez zbiornik mogą także zintensyfikować strumień gazu w reaktorze kontaktowym, dzięki czemu wpływa to także, w swojej części, na stosunek ilości popiołu porywanego ze spalinami do ilości popiołu opadającego do zbiornika retencyjnego dla popiołu.

Zbiornik retencyjny dla popiołu musi być wystarczająco duży, aby czas retencji popiołu w zbiorniku retencyjnym był dla wodorotlenku wapniowego zawartego w popiele wystarczający do prawie całkowitego uwodnienia. Tak więc zbiornik retencyjny dla popiołu korzystnie jest taki, aby czas retencji popiołu w zbiorniku retencyjnym wynosił 10 - 90 minut, a najkorzystniej około 10 - 20 minut.

Wodorotlenek wapniowy utworzony w zbiorniku retencyjnym dla popiołu może być ponownie doprowadzony do paleniska i/lub urządzenia nawilżającego. Suchy wodorotlenek wapniowy uzyskany ze zbiornika retencyjnego jest typowo porowaty, dzięki czemu w palenisku skutecznie pochłania on dwutlenek siarki. Uwodnienie zmniejsza także rozmiar ziaren popiołu, dzięki czemu cząstki wodorotlenku wapniowego wchodzące do reaktora kontaktowego poprzez urządzenie nawilżające będą, z dużym prawdopodobieństwem, porywane ze spalinami i w ten sposób będą uczestniczyć w wiązaniu dwutlenku siarki ze spalin. W pewnych przypadkach, na przykład, jeśli zawartość wilgoci w materiale wychodzącym ze zbiornika retencyjnego jest względnie wysoka, na przykład, wynosi 5%, tlenek wapniowy może być także bezpośrednio ponownie wprowadzany do reaktora kontaktowego.

Podczas stosowania sposobu według wynalazku kanał spalinowy urządzenia do spalania często posiada, przed reaktorem kontaktowym, opadające przejście konwekcyjne, w którym umieszczony jest wstępny podgrzewacz powietrza, zaś za wstępnym podgrzewaczem powietrza jest umieszczony kosz dolny, w którym gromadzony jest popiół lotny oddzielony ze spalin. W ten sposób zbiornik retencyjny dla popiołu może być umieszczony na dnie reaktora kontaktowego, i w ten sposób tworzy on kosz dolny wstępnego podgrzewacza powietrza.

Usuwanie popiołu z układu przebiega głównie z dna paleniska i z odpylacza do silosu magazynującego. Ponieważ gruboziarnisty materiał może także gromadzić się na dnie zbiornika retencyjnego dla popiołu, to może być także konieczne zapewnienie usuwania popiołu z dna zbiornika retencyjnego dla popiołu.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku możliwe jest w korzystnych warunkach wiązanie 95% siarki, kiedy stosunek Ca/S jest mniejszy niż 1,5, oraz 98%, kiedy stosunek Ca/S jest mniejszy niż 2. Tak więc wynalazek zmniejsza zużycie wapna, polepsza sprawność i zmniejsza emisję NOX z urzą dzenia do spalania, jak również ilość odpadów stał ych.

Ponadto, jeśli zmniejszona jest ilość wapna dostarczanego do paleniska, to ryzyko tworzenia się osadów w tylnym kanale jest mniejsze. Kiedy stosuje się rozwiązanie według wynalazku nie są wytwarzane wilgotne odpady, które są trudne do obróbki, ani odpady zawierające duże ilości wapna palonego, które powinno być gaszone przed magazynowaniem albo zwałowaniem.

Specjalną zaletą rozwiązania technicznego według wynalazku, w porównaniu z rozwiązaniem ujawnionym w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5795548, jest to, że ujawniony sposób uwadniania tlenku wapniowego w popiele poprzez wykorzystanie ciepła uwalnianego podczas procesu wytwarza suchy wodorotlenek wapniowy, który może być łatwo transportowany do różnych części urządzenia do spalania. Ponadto, zgodnie z wynalazkiem, nawilżony materiał może być wprowadzany do kanału spalinowego w dość prosty sposób, gdyż opadający nawilżony materiał nie jest problemem, ale stanowi zasadniczą część sposobu działania urządzenia.

Kiedy stosuje się wynalazek, wtedy przepływy materiału mogą być regulowane w szerokim zakresie, dzięki czemu można osiągnąć optymalne zużycie wapna i wiązanie siarki w różnych warunkach roboczych.

PL 202 059 B1

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia do spalania w pierwszym przykładzie wykonania, według wynalazku, oraz fig. 2 przedstawia schematycznie fragmenty urządzenia do spalania w drugim przykładzie wykonania, według wynalazku.

Jak pokazano na fig. 1, zasiarczone paliwo przewodem 12 i kamień wapienny albo inny materiał tworzący tlenek wapniowy przewodem 14 są dostarczane do paleniska 10 urządzenia do spalania 100, na przykład, kotła ze złożem fluidalnym lub kotła zawiesinowego. Siarka znajdująca się w paliwie jest uwalniana i tworzy w palenisku dwutlenek siarki. Węglan wapniowy z kamienia wapiennego dostarczanego do paleniska ulega kalcynacji i tworzy tlenek wapnia, który wiąże dwutlenek siarki w celu wytworzenia siarczanu wapniowego.

Siarczan wapniowy tworzy gęstą warstwę na powierzchni cząstek tlenku wapniowego, dzięki czemu nieprzereagowany tlenek wapniowy jest usuwany z paleniska wraz ze spalinami przez kanał wylotowy 16 dla spalin. Także popiół denny usuwany z dna paleniska 10 poprzez kanał 18 zawiera nieprzereagowany tlenek wapniowy.

Kanał wylotowy 16 prowadzi do sekcji konwekcyjnej 20, która posiada powierzchnie wymiany ciepła, na przykład, przegrzewacz 22, wstępny podgrzewacz dostarczanej wody 24 i wstępny podgrzewacz powietrza 26. Za sekcją konwekcyjna 20, w kierunku przepływu spalin, znajduje się obniżający się kanał spalinowy 28 i wznoszący się reaktor kontaktowy 30. Za reaktorem kontaktowym 30 znajduje się odpylacz 40, którym może być, na przykład, filtr elektrostatyczny albo filtr kieszeniowy.

Gaz oczyszczony z cząstek jest odprowadzany z odpylacza 40 przewodem 42. Oddzielony materiał stały, to znaczy popiół lotny zawierający tlenek wapniowy, jest usuwany kanałem 44 albo kanałem 46 do silosu magazynującego 48, albo kanałem 50 do urządzenia nawilżającego 52. Do urządzenia nawilżającego 52 jest doprowadzana woda kanałem 54 i mieszana w tym urządzeniu z materiałem stałym w odpowiednich proporcjach. Masa wody, która jest dostarczana, wynosi do 50%, a najkorzystniej 15% - 30% masy materiału stałego.

Ostatnią częścią przewodu cyrkulacyjnego z odpylacza 40 do reaktora kontaktowego 30 jest przewód wyrzutowy 56, którym nawilżony materiał jest przesyłany do reaktora kontaktowego 30 w celu jego wymieszania z płynącym do góry strumieniem spalin. Reaktor kontaktowy 30 jest umieszczony na tym odcinku kanału spalinowego 28, gdzie popiół dostarczany do urządzenia nawilżającego 52 reaguje ze spalinami. Reaktor kontaktowy 30 musi być wystarczająco długi, aby nawilżony popiół dostarczany z urządzenia nawilżającego 52 i porywany ze spalinami miał czas na wyschnięcie przed dotarciem do odpylacza 40.

Aby wspomóc mieszanie się spalin i materiału dostarczanego z urządzenia nawilżającego 52, w reaktorze kontaktowym 30 znajduje się zwężka Venturiego 58, która nadaje spalinom mocno turbulentny ruch. Zwężka Venturiego 58 i reaktor kontaktowy 30 są tak zwymiarowane, że pożądana część, typowo 30% - 95%, nawilżonego materiału dostarczanego z urządzenia nawilżającego 52 przewodem wyrzutowym 56 jest porywana ze spalinami do odpylacza 40. Przy pełnym obciążeniu prędkość spalin w reaktorze kontaktowym 30 wynosi typowo 10 -20 m/s.

Dwutlenek siarki ze spalin rozpuszcza się w wodzie związanej z cząstkami popiołu. Podczas przenoszenia do odpylacza 40 cząstki wysychają, dzięki czemu temperatura spalin spada, na przykład, do 60 - 140°C. Równocześnie siarka w rozpuszczonym dwutlenku siarki tworzy stały siarczan wapniowy albo siarczyn wapniowy, który może być usunięty ze spalin za pomocą odpylacza 40.

Podczas odbierania ilości materiału, która ma być dostarczana z urządzenia nawilżającego 52 do reaktora kontaktowego 30, jednym z warunków granicznych jest pożądana temperatura spalin. Kiedy pożądana końcowa temperatura spalin wynosi, na przykład, 110°C, wtedy konieczne jest dostarczenie pewnej ilości wody, dzięki czemu zawartość wilgoci w materiale determinuje ilość materiału stałego. Jeśli celem jest dostarczanie względnie suchego materiału, którego zawartość wilgoci wynosi, na przykład, 10%, to konieczne jest dostarczanie większych ilości materiału stałego niż w przypadku dostarczania materiału o większej zawartości wilgoci.

Jedną z zalet niniejszego wynalazku jest to, że umożliwia on dostarczanie materiału o względnie dużej zawartości wilgoci przy wykorzystaniu prostego wyposażenia, dzięki czemu nie jest konieczne dostarczanie dużych ilości materiału stałego do reaktora kontaktowego 30. Kiedy stosuje się rozwiązanie, według wynalazku, wtedy zawartość cząstek w spalinach w reaktorze kontaktowym 30 jest mniejsza niż 0,5 kg/Nm³, a korzystnie mniejsza niż 200 g/Nm³.

Część nawilżonego materiału dostarczanego przez przewód wyrzutowy 56, typowo 5% - 70%, która nie jest porywana ze spalinami, opada w przeciwprądzie do zbiornika retencyjnego 60 popiołu

PL 202 059 B1 znajdującego się w dolnej części reaktora kontaktowego 30. Materiał wysycha w zbiorniku retencyjnym 60 i przynajmniej część tlenku wapniowego zawartego w popiele jest uwadniana w celu utworzenia wodorotlenku wapniowego.

Ponieważ zawartość wilgoci i rozkład rozmiaru cząsteczek materiału dostarczanego do reaktorra kontaktowego 30 przewodem wyrzutowym 56 wpływa na przesyłanie materiału kanałem wylotowym 16, to podział nawilżonego popiołu na część porywaną ze spalinami i część opadającą do zbiornika retencyjnego popiołu 60 może być regulowany poprzez regulację parametrów urządzenia nawilżającego 52, takich jak ilość wody mieszanej z popiołem, prędkość mieszania albo ilość popiołu utrzymywanego w urządzeniu i równocześnie czas przechodzenia popiołu.

Inną możliwością jest regulowanie podziału nawilżonego popiołu na część porywaną ze spalinami i część opadającą do zbiornika retencyjnego popiołu 60 poprzez regulację strumienia gazowego reaktora kontaktowego 30. Może to być osiągnięte, na przykład, poprzez dostarczanie powietrza, spalin albo pary do reaktora kontaktowego 30 jednym albo kilkoma przewodami 70, 701, 70 umieszczonymi przed albo za zwężką Venturiego 58.

W kanale spalinowym 28 może być także umieszczony przewód obejściowy 72, Przez który część spalin może omijać zwężkę Venturiego 58. Przewód obejściowy 72 jest wyposażony w element regulacyjny 74, korzystnie zawór regulacyjny, za pomocą którego można regulować wielkość strumienia spalin przepływających przez zwężkę Venturiego 58. Tak więc element regulacyjny 74 może być stosowany do regulacji ilości spalin przepływających przez zwężkę Venturiego 58, a w rezultacie regulacji podziału popiołu na część porywaną ze spalinami i część opadającą do zbiornika retencyjnego popiołu 60.

Element regulacyjny 74 może być korzystnie wykorzystywany tak, aby powodować przepływ większego strumienia spalin przez zwężkę Venturiego 58 przy większym obciążeniu niż przy mniejszym obciążeniu. Korzystnym sposobem jest regulowanie elementu regulacyjnego 74 w taki sposób, że ta sama ilość spalin z paleniska 10 przepływa przez zwężkę Venturiego 58 dla różnych obciążeń, dzięki czemu działanie zwężki Venturiego 58 nie zależy od obciążenia. Innym korzystnym sposobem jest regulowanie elementu regulacyjnego 74 w taki sposób, że podział popiołu na część porywaną ze spalinami i część opadającą do zbiornika retencyjnego popiołu 60 zależy w określony sposób od obciążenia.

Suchy materiał zawierający wodorotlenek wapniowy może powracać ze zbiornika retencyjnego popiołu 60 do paleniska 10 poprzez przewód powrotny 62 i/lub do urządzenia nawilżającego 52 przewodem powrotnym 64. Podczas procesu uwadniania w zbiorniku retencyjnym popiołu 60 przynajmniej część cząstek popiołu rozpada się, dzięki czemu jest wysoce prawdopodobne, że uwodniony materiał dostarczany znowu z urządzenia nawilżającego 52 do reaktora kontaktowego 30 będzie porywany ze spalinami do odpylacza 40 i będzie w ten sposób uczestniczył w wiązaniu siarki. W pewnych przypadkach może być także korzystne ponowne wprowadzanie popiołu ze zbiornika retencyjnego popiołu 60 bezpośrednio do reaktora kontaktowego 30.

Znaczna część cząstek uwodnionego wapnia jest mała i porowata, a ich warstwa siarczanu wapniowego znikła. Z tego powodu materiał transportowany przewodem powrotnym 62 do paleniska 10 sprawia, że wiązanie siarki w palenisku 10 jest bardziej skuteczne. Jeśli w zbiorniku retencyjnym popiołu 60 zbierze się więcej materiału niż jest to możliwe do wykorzystania przy wiązaniu siarki w palenisku 10 albo w kanale spalinowym 28, to nadmiar materiału może być odprowadzony przewodem 66 do silosu magazynującego 48.

Ponadto popiół z dna z paleniska 10 zawierający nieprzereagowany tlenek wapniowy może być przetransportowany kanałem 18, a następnie przewodem 68 do urządzenia nawilżającego 52. Ponieważ rozmiar granulek popiołu z dna jest większy niż popiołu lotnego, to temperatura i rozkład rozmiaru granulek materiału w urządzeniu nawilżającym 52 mogą być regulowane poprzez regulację ilości popiołu z dna doprowadzanego do urządzenia nawilżającego 52. Zwiększenie udziału popiołu z dna zwiększa udział popiołu gruboziarnistego, a stąd też również ilość materiału opadającego do zbiornika retencyjnego popiołu 60. Równocześnie podnosi się temperaturę materiału i przyspiesza proces uwadniania przebiegający w zbiorniku retencyjnym popiołu 60. Jeśli urządzeniem do spalania 100 jest kocioł z obiegowym złożem fluidalnym, to popiół z separatora cząstek gorącego obiegu kotła także może być doprowadzony do urządzenia nawilżającego 52, zamiast doprowadzania popiołu z dna. Korzystnie 5% - 60% wagowych popiołu w urządzeniu nawilżającym 52 stanowi materiał gruboziarnisty, którego D_P50 jest większe niż 150 μm, a 40% - 95% materiał drobnoziarnisty, którego D_P50 jest mniejsze niż 100 μm.

PL 202 059 B1

Nawilżony materiał musi wyschnąć zanim zostanie odprowadzony ze zbiornika retencyjnego popiołu 60 do pożądanym miejsc. Dlatego możliwe jest umieszczenie punktu przyłączeniowego przewodu wyrzutowego 56 kanału cyrkulacyjnego tak wysoko w reaktorze kontaktowym 30, że powierzchnie cząstek mają czas na wyschnięcie do pewnego stopnia zanim cząstki opadną do zbiornika retencyjnego popiołu 60. Ponieważ proces uwadniania wymaga znacznych ilości wody, to cząsteczkom nie pozwala się jednak za bardzo wyschnąć przed wejściem do zbiornika retencyjnego 60.

Materiał w zbiorniku retencyjnym popiołu 60 może być także osuszony poprzez zmianę kierunku popiołu i spalin z kierunku paleniska w celu uderzenia w powierzchnię popiołu albo powyżej powierzchni popiołu w zbiorniku retencyjnym popiołu 60. Naturalnie ciepło uwalniane podczas procesu uwadniania także osusza materiał w zbiorniku retencyjnym popiołu 60. W kilku przypadkach ciepło uwalniane podczas procesu uwadniania jest wystarczające do osuszenia materiału. Aby tak duża część ciepła uwadniania, jak to jest możliwe, była zdolna do osuszania materiału w zbiorniku retencyjnym popiołu 60, to urządzenie nawilżające 52 musi być tak małe, aby w urządzeniu nawilżającym 52 nie miało czasu wystąpić znaczące uwadnianie.

Nawilżony materiał w zbiorniku retencyjnym popiołu 60 może być także osuszony za pomocą pary dostarczonej przewodem 70. Ponieważ przewód 70 znajduje się w dolnej części zbiornika retencyjnego 60, to może on być także stosowany do utrzymywania materiału w ruchu i zapobiegania jego przywieraniu.

Zbiornik retencyjny popiołu 60 jest korzystnie wystarczająco duży do tego, aby czas retencji popiołu w zbiorniku retencyjnym popiołu 60 był wystarczająco długi, aby wodorotlenek wapniowy zawarty w popiele miał czas na prawie całkowite uwodnienie. Czas retencji popiołu w zbiorniku retencyjnym 60 wynosi korzystnie 10 - 90 minut, a najkorzystniej około 10 - 20 minut.

Na końcu sekcji konwekcyjnej 20 urządzenia do spalania 100, a zwłaszcza jako ostatnia część jego obniżającego się odcinka, często umieszczony jest wstępny podgrzewacz powietrza 26 i kosz dolny za wstępnym podgrzewaczem powietrza 26. W tym przypadku obniżający się odcinek kanału może prowadzić do tego samego punktu, w którym zaczyna się wznosząca się część kanału spalinowego, w postaci reaktora kontaktowego 30, a zbiornik retencyjny popiołu 60 może być równocześnie koszem dolnym dla wstępnego podgrzewacza powietrza 26.

Drugi korzystny przykład wykonania wynalazku przedstawiony na fig. 2 jest zasadniczo podobny do pierwszego korzystnego przykładu wykonania z fig. 1. Te elementy składowe urządzenia z przykładu wykonania pokazanego na fig. 2, które zasadniczo odpowiadają elementom składowym z fig. 1, są określone tymi samymi numerami odnośników jak na fig. 1, tylko poprzedzonymi cyfrą „1”.

Rozwiązanie z fig. 2 pokazane w drugim przykładzie wykonania, według wynalazku, różni się od rozwiązania pokazanego w pierwszym korzystnym przykładzie wykonania z fig. 1 tym, że przewód wyrzutowy 156 łączący urządzenie nawilżające 152 i reaktor kontaktowy 130 jest połączony z obniżającym się odcinkiem 182 kanału spalinowego 180. Tak więc reaktor kontaktowy 130, w którym głównie przebiega wiązanie zanieczyszczeń, jest ukształtowany na odcinku pomiędzy punktem przyłączenia 186 przewodu wyrzutowego 156 i odpylaczem.

Kiedy wykorzystuje się przykład wykonania według fig. 2, wtedy jedna część popiołu dostarczanego z urządzenia nawilżającego 152 jest porywana ze spalinami do wznoszącej się części 184 kanału spalinowego 180, a druga część, zwłaszcza największe cząstki popiołu, opada do zbiornika retencyjnego 160 połączonego z punktem przyłączenia 186 obniżającego się odcinka 182 i wznoszącej się części 184.

W zbiorniku retencyjnym popiołu 160 tlenek wapnia z popiołu jest uwadniany i w ten sposób aktywowany sorbent jest przenoszony z powrotem do urządzenia nawilżającego 152 przewodem 164, albo do paleniska przewodem 162. Przewód 162 może być także połączony z innym urządzeniem do spalania, na przykład kotłem zawiesinowym, gdzie może on prowadzić do paleniska albo dowolnej innej odpowiedniej lokalizacji wprowadzenia.

W przykładzie wykonania według fig. 2 zbiornik retencyjny 160 nie znajduje się bezpośrednio w najniższej części reaktora kontaktowego 130, ale znajduje się poniżej najniższej części reaktora kontaktowego 130, tak że najniższą część reaktora kontaktowego 130 i zbiornik retencyjny 160 łączy krótki kanał 176. W tym rozwiązaniu chmura 178, składająca się z wprowadzonego ponownie do obiegu materiału z urządzenia nawilżającego 152 i lekkich cząstek porwanych ze spalinami z paleniska, jest ukształtowana w kanale spalinowym 180 powyżej zbiornika retencyjnego popiołu 160. Kiedy spaliny przemieszczające się z dużą prędkością, na przykład, 10 - 30 m/s, uderzają w chmurę 178 cząstek, wtedy część cząstek jest porywana ze spalinami.

PL 202 059 B1

Ponieważ podział materiału wprowadzanego do kanału spalinowego 180 na część porywaną ze spalinami i część opadającą do zbiornika retencyjnego 160 przebiega w punkcie przyłączenia 186 obniżającego się odcinka 182 i wznoszącej się części 184 kanału spalinowego, to we wznoszącej się części reaktora kontaktowego 130 nie ma zwężki Venturiego. Z tego powodu jej przekrój może być zasadniczo stały.

Chociaż wynalazek został tutaj opisany jako przykład związany z tym, co jest obecnie uważane jako najkorzystniejsze przykłady wykonania, to należy rozumieć, że wynalazek nie jest ograniczony do ujawnionych przykładów wykonania, ale ma obejmować różne kombinacje ich cech znamiennych i kilka innych zastosowań zawartych w zakresie wynalazku określonym w dołączonych zastrzeżeniach patentowych. Przykłady opisują wiązanie dwutlenku siarki SO2, ale dla osób znających temat jest oczywiste, że zasady według projektu mogą być także zastosowane do wiązania innych zanieczyszczeń, na przykład chlorowodoru HCl i fluorowodoru HF, ze spalin.

Claims

1. Sposób wiązania substancji zanieczyszczających środowisko w gazach spalinowych w co najmniej jednej instalacji do spalań lub w kilku instalacjach do spalań, przy czym sposób polega na tym, że utrzymuje się reakcję powodującą wytwarzanie gazów spalinowych zawierających substancje zanieczyszczające środowisko w piecu co najmniej jednej instalacji do spalań, wprowadza się wapień lub inny materiał tworzący tlenek wapnia do pieca, do wiązania substancji zanieczyszczających środowisko w gazach spalinowych w piecu, kieruje się przepływem gazów spalinowych przez kanał gazów spalinowych połączony z piecem do odpylacza umieszczonego w kanale gazów spalinowych, gdzie popiół zawierający nieprzereagowany tlenek wapnia oddziela się od gazów spalinowych, po czym część popiołu oddzielonego z gazów spalinowych odprowadza się do urządzenia nawilżającego umieszczonego w przewodzie recyrkulacyjnym łączącym odpylacz z reaktorem kontaktowym umieszczonym w kanale gazów spalinowych powyżej odpylacza, gdzie do popiołu dodaje się wodę w ilości do 50% masy popiołu, po czym tak nawilżony popiół dodaje się do gazów spalinowych przepływających w reaktorze kontaktowym, co umożliwia porwanie popiołu z gazami spalinowymi do odpylacza i tym sposobem związanie substancji zanieczyszczających środowisko w gazach spalinowych, znamienny tym, że dodana do gazów spalinowych nawilżona część popiołu opada do zbiornika retencyjnego popiołu umieszczonego poniżej reaktora kontaktowego, natomiast co najmniej część tlenku wapnia w popiele uwadnia się tworząc wodorotlenek wapnia w zbiorniku retencyjnym, i co najmniej część popiołu ze zbiornika retencyjnego zawraca się do obiegu do co najmniej jednej z instalacji do spalań lub do kilku instalacji do spalań.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przy opadaniu nawilżonej części popiołu do zbiornika retencyjnego popiół ten wprowadza się wzdłuż kanału gazów spalinowych przeciwprądowo względem strumienia gazów spalinowych.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że 30% - 95% nawilżonego popiołu wprowadza się z gazami spalinowymi do odpylacza, a 5% - 70% wprowadza się do zbiornika retencyjnego popiołu.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że popiół z dna pieca odprowadza się do urządzenia nawilżającego.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że popiół oddzielony za pomocą separatora z gorącym obiegiem reaktora ze złożem fluidalnym wprowadza się do urządzenia nawilżającego.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że 5% - 60% masy materiału w urządzeniu nawilżającym jest materiałem gruboziarnistym, którego D_P50 jest większe niż 150 μm, a 40% - 95% jest materiałem drobnym, którego D_P50 jest mniejsze niż 100 μm.

7. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że rozdziela się nawilżony popiół na część porwaną z gazami spalinowymi i część opadającą do zbiornika retencyjnego popiołu poprzez wymiarowanie reaktora kontaktowego i zwężki umieszczonej w reaktorze kontaktowym.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto reguluje się rozdział nawilżonego popiołu na część porwaną z gazami spalinowymi i część opadającą do zbiornika retencyjnego popiołu przez dostosowanie regulatora przepływu w przewodzie obejściowym przechodzącym przez zwężkę.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto reguluje się rozdział nawilżonego popiołu na część porwaną z gazami spalinowymi i część opadającą do zbiornika retencyjnego popiołu przez dostosowanie strumienia gazu reaktora kontaktowego.

PL 202 059 B1

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto reguluje się rozdział popiołu nawilżonego na część porwaną z gazami spalinowymi i część opadającą do zbiornika retencyjnego popiołu przez dostosowanie rozkładu wielkości ziaren nawilżonego popiołu przez regulowanie co najmniej jednej z ilości wody dodawanej do popiołu, szybkości dodawania wody w urządzeniu nawilżającym i czasu przejścia popiołu w urządzeniu nawilżającym.

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie uwadniania co najmniej części tlenku wapnia w popiele popiół wysusza się, zaś w etapie zawracania co najmniej części popiołu ze zbiornika retencyjnego do obiegu do co najmniej jednej instalacji do spalań popiół zasadniczo wysusza się.

12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że w etapie uwadniania co najmniej części tlenku wapnia w popiele materiał w zbiorniku retencyjnym suszy się za pomocą popiołu i gazów spalinowych wchodzących do zbiornika retencyjnego z kierunku pieca.

13. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że w etapie uwadniania co najmniej części tlenku wapnia w popiele materiał w zbiorniku retencyjnym suszy się za pomocą ciepła uwolnionego w procesie hydratacji.

14. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że ponadto w etapie uwadniania co najmniej części tlenku wapnia w popiele wprowadza się co najmniej jeden suchy strumień gorących gazów spalinowych i powietrza do zbiornika retencyjnego osuszając popiół w zbiorniku retencyjnym i utrzymując jego mobilność.

15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w czasie opadania do zbiornika retencyjnego dodawanej do gazów spalinowych nawilżonej części popiołu powierzchnia opadających cząstek popiołu co najmniej częściowo osusza się w przewodzie recyrkulacyjnym połączonym z reaktorem kontaktowym.

16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czas retencji popiołu w zbiorniku retencyjnym popiołu w etapie uwadniania co najmniej części tlenku wapnia w popiele jest tak długi, aby wodorotlenek wapnia w popiele prawie całkowicie uwodnił się.

17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że czas retencji popiołu w zbiorniku retencyjnym popiołu w etapie uwadniania co najmniej części tlenku wapnia w popiele wynosi około 10 - 90 minut.

18. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że czas retencji popiołu w zbiorniku retencyjnym popiołu w etapie uwadniania co najmniej części tlenku wapnia w popiele wynosi około 10 - 20 minut.

19. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto w czasie zawracania do obiegu co najmniej części popiołu ze zbiornika retencyjnego zawraca się też do obiegu do pieca wodorotlenek wapnia.

20. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto w czasie zawracania do obiegu co najmniej części popiołu ze zbiornika retencyjnego zawraca się też do obiegu do urządzenia nawilżającego wodorotlenek wapnia.

21. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto w czasie zawracania do obiegu co najmniej części popiołu ze zbiornika retencyjnego zawraca się też do obiegu do reaktora kontaktowego wodorotlenek wapnia.

22. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się go do wiązania substancji zanieczyszczających środowisko w gazach spalinowych w dwóch instalacjach do spalań, i który ponadto obejmuje zawracanie do obiegu co najmniej części popiołu ze zbiornika retencyjnego do co najmniej jednej z instalacji do spalania, którą w tym przypadku stanowi druga instalacja do spalań.

23. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie nawilżania popiołu dodaje się do popiołu wodę w ilości 15% - 30% masy popiołu.

24. Urządzenie do wiązania substancji zanieczyszczających środowisko w gazach spalinowych w co najmniej jednej instalacji do spalań lub w kilku instalacjach do spalań, przy czym co najmniej jedna z nich zawiera piec, z którym jest połączony kanał gazów spalinowych, w którym z kolei jest umieszczony reaktor kontaktowy a za nim odpylacz, przy czym reaktor kontaktowy jest połączony z odpylaczem przewodem recyrkulacyjnym, w którym jest umieszczone urządzenie nawilżające, znamienne tym, że poniżej reaktora kontaktowego (30) jest umieszczony zbiornik retencyjny popiołu (60), do którego jest podłączony przewód powrotny (62, 64) do zawracania do obiegu popiołu do co najmniej jednej z instalacji do spalań lub do kilku instalacji do spalań.

25. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że reaktor kontaktowy (30) zawiera ponadto zwężkę (58), z którą jest połączony przewód recyrkulacyjny.

26. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że zbiornik retencyjny popiołu (60) jest połączony z paleniskiem (10) instalacji do spalań przewodem powrotnym (62).

PL 202 059 B1

27. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że zbiornik retencyjny popiołu (60) jest połączony z urządzeniem nawilżającym (52) za pomocą przewodu powrotnego.

28. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że zbiornik retencyjny popiołu (60) jest połączony z reaktorem kontaktowym (30) za pomocą przewodu powrotnego (64).

29. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że urządzenie do wiązania substancji zanieczyszczających środowisko w dwóch instalacjach do spalań, ma przewód powrotny połączony ze zbiornikiem retencyjnym popiołu do zawracania do obiegu popiołu do drugiej instalacji do spalań.

30. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że sekcja konwekcyjna (20) instalacji do spalań ma przed reaktorem kontaktowym (30) kanał spalinowy (28) opadający w kierunku przepływu, w którym jest umieszczony podgrzewacz powietrza (26) i kosz dolny usytuowany za podgrzewaczem powietrza (26), przy czym kosz dolny stanowi zbiornik retencyjny popiołu (60).