PL206167B1 - Sposób usuwania NOx i SO₂ ze spalin - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania NOx i SO2 ze spalin, powstających w trakcie spalania wszelkiego rodzaju materiałów węglistych, jak również przy spalaniu śmieci.

W celu zmniejszenia emisji SOx do atmosfery stosuje się mię dzy innymi technologie sorpcyjne, które dzieli się na metody mokre, półsuche i suche. Z opisu patentowego US nr 5468460 znany jest sposób, zgodnie z którym redukcję SOx w spalinach realizuje się poprzez wtrysk do pieca sorbentów wapniowych. W sposobie tym uprzednio przygotowuje się kompozyt w postaci szlamu zawierającego materiał wapniowy, następnie szlam taki wtryskuje się w tę strefę pieca, w której temperatura jest wyższa od 200°C. Natomiast w rozwiązaniu według patentu polskiego nr PL 140 693 gazy oczyszczane nawilża się i wprowadza do nich pył z dodatkiem wapna palonego w temperaturze punktu rosy, czyli poniżej 50°C. W znanym z innego patentu polskiego nr PL 148 176 rozwiązaniu wodorotlenek metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych wprowadza się w postaci pylistej do komory spalania lub do przewodów gazów spalinowych, a wodę wprowadza się w temperaturze 50-800°C.

Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego nr US nr 5084256 sposób usuwania związków siarki ze spalin przez iniekcję pyłu alkalicznych sorbentów do spalin o temperaturze 427-649°C, a następnie nawilżenie i ochłodzenie temperatury do 65-177°C.

Podobny sposób ujawnia amerykański opis patentowy nr US4588569, gdzie do spalin o temperaturze 100-175°C wprowadza się przez iniekcję pył wodorowęglanu sodu (NaHCO3).

Jednym ze sposobów obniżania kosztów oczyszczania są rozwijane obecnie technologie usuwania ze spalin kilku zanieczyszczeń jednocześnie np. usuwanie SO2 przez iniekcję do spalin o temperaturze około 400°C pyłu Ca(OH)2 i gazowego NH3 przed filtrem workowym, w którym znajduje się katalizator redukcji NO do N2. Zawarty w spalinach pył, produkty odsiarczania i nadmiar sorbentu usuwa się w filtrze workowym, a czyste i gorące spaliny o temperaturze 400°C kieruje się do podgrzewacza powietrza. Podobny proces, ale tylko do usuwania SO2 stosuje się przy oczyszczaniu spalin odpylonych w elektrofiltrach, do których dozuje się pył lub wodną zawiesinę Ca(OH)2 w niższych temperaturach 110-65°C.

W opisie patentowym US nr 5316737 przedstawiono sposób usuwania NOx i SOx ze spalin, polegający na utlenieniu ozonem zawartego w spalinach NO do N2O5, a następnie usunięciu zarówno N2O5 jak i SO2 w mokrym skruberze zraszanym zawiesiną wapniaka. W znanych i stosowanych technologiach stosuje się jako utleniacze oprócz ozonu, również nadmanganian potasu oraz nadtlenek wodoru, przy czym proces utleniania nie prowadzi się jednocześnie z procesem sorpcji.

Zgodnie z wynalazkiem opisanym w patencie polskim nr PL188 485 proces utleniania, nawilżania i chłodzenia spalin prowadzi się równocześnie przez wtrysk wodnego roztworu podchlorynu sodu i wody do strumienia gorących spalin, utrzymując wilgotność względną spalin powyżej 50% i różnicę pomiędzy temperaturą spalin i temperaturą stanu ich nasycenia wilgocią mniejszą niż 15 K. Ponadto stosunek molowy dozowanego podchlorynu sodu do sumy dwutlenku siarki i tlenku azotu zawartych w spalinach utrzymuje się w granicach 1,5-3,5, zaś stosunek molowy dozowanego wodorotlenku wapnia do sumy dwutlenku siarki i tlenku azotu utrzymuje się w zakresie 0,5-2,0.

Sposób według wynalazku polega na iniekcji do spalin, płynących przez reaktor fluidalny, strumienia drobnych cząsteczek pyłu, o wielkości < 60 μm, stanowiącego mieszaninę alkalicznego sorbentu w postaci Ca(OH)2 i utleniacza w postaci Ca(ClO)2. Przy czym strumień cząsteczek sorbentu i utleniacza, wprowadza się do spalin ochłodzonych do temperatury od 60°C do 110°C, o wilgotności 15-35%. Ponadto ilością podawanych do spalin sorbentu - Ca(OH)2 i utleniacza - Ca(ClO)2 steruje się z użyciem analizatorów określających stężenie SO2 i NO+NO2 w spalinach oczyszczonych.

Produkty oczyszczania spalin i nieprzereagowany sorbent usuwa się ze spalin przy pomocy filtrów tkaninowych, a część usuniętych w filtrach tkaninowych produktów i sorbentów, ponownie wprowadza się do spalin. Ponadto ilością produktów z filtra tkaninowego, zawracanych do spalin płynących przez reaktor fluidalny, również steruje się z użyciem analizatorów określających stężenie SO2 i NO+NO2 w spalinach oczyszczonych.

Zgodnie z wynalazkiem równoczesne zastosowanie sorbentu -Ca(OH)2 i utleniacza - Ca(ClO)2 oraz ich dozowanie do spalin płynących przez reaktor fluidalny prowadzi do prawie całkowitego usunięcia ze spalin SO2, NO, HCl i metali ciężkich, a także znacznego zmniejszenia stężeń dioksyn i furanów.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania i uwidoczniony na rysunku, który przedstawia schemat technologiczny procesu usuwania NOx i SO2 ze spalin.

PL 206 167 B1

P r z y k ł a d I

Sposób usuwania NOx i SO2 ze spalin polega na tym, że do ochłodzonych spalin o temperaturze 60°C i wilgotności 35%, przepływających przez reaktor fluidalny 1 wprowadza się z mieszalnika jako strumień drobnych cząsteczek pyłu, o wielkości cząstek od 5 μm do 60 μm, mieszaninę utleniacza w postaci Ca(ClO)2 i alkalicznego sorbentu, w postaci Ca(OH)2. W wyniku kontaktu nawilżonych i ochłodzonych spalin z podawaną mieszaniną sorbentu i utleniacza, w reaktorze fluidalnym 1 oraz w warstwie sorbentu powstającej w filtrze tkaninowym 3, następuje usunięcie ze spalin NO+NO₂ i SO₂. W filtrze tkaninowym 3 usuwa się produkty oczyszczania spalin i nieprzereagowany sorbent. Następnie spaliny wentylatorem 4 podaje się do komina 5. Część usuniętych w filtrze tkaninowym 3 produktów i sorbentów recyrkuluje się do spalin płynących przez reaktor fluidalny 1. Pozostałą część usuniętych w filtrze produktów odsiarczania i usuwania tlenków azotu oraz nieprzereagowany sorbent za pomocą układu odprowadzenia odpadu 6 transportuje się do systemu zagospodarowania odpadu 7. Za pomocą analizatora wskazującego stężenie SO2 i NO+NO2 w spalinach oczyszczonych reguluje się ilość podawanej do spalin mieszaniny utleniacza i sorbentu oraz ilość produktów z filtra tkaninowego 3.

P r z y k ł a d II

Sposób usuwania NOx i SO2 ze spalin przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że spaliny przepływające przez reaktor ochładza się do temperatury 110°C, a ich wilgotność wynosi 15%, zaś wielkość cząsteczek pyłu Ca(ClO)₂ i Ca(OH)₂, wynosi od 2 μm do 40 um.

Claims (2)

1. Sposób usuwania NOx i SO2 ze spalin, polegający na chemisorpcji zanieczyszczeń z użyciem Ca(OH)2 wprowadzanego do spalin w postaci pyłu i utlenianiu tlenku azotu, znamienny tym, że do spalin, płynących przez reaktor fluidalny, ochłodzonych do temperatury 60°C-110°C, o wilgotności 15-35%, wprowadza się strumień drobnych cząsteczek pyłu, o wielkości < 60 um, stanowiący mieszaninę alkalicznego sorbentu w postaci Ca(OH)2 i utleniacza w postaci Ca(ClO)2, ponadto ilością podawanych do spalin Ca(OH)2, Ca(ClO)2 steruje się przy pomocy analizatorów określających stężenie SO2 i NO+NO2 w spalinach oczyszczonych.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że produkty oczyszczania spalin i nieprzereagowany sorbent usuwa się ze spalin przy pomocy filtrów tkaninowych, a część usuniętych w filtrach tkaninowych produktów i sorbentów, ponownie wprowadza się do spalin, płynących przez reaktor fluidalny.