PL234869B1

PL234869B1 - Method for removing SO2, NOx and Hg in the flue gas boiler comprising more than 5% of calcium oxide in the ash and arrangement for applying the method

Info

Publication number: PL234869B1
Application number: PL403027A
Authority: PL
Inventors: Mieczysław Adam Gostomczyk; Maria Jędrusik; Jan Stanisław Jędrusik; Krzysztof Rzepecki; Robert BIENIEK
Original assignee: Pge Gornictwo I Energetyka Konwencjonalna Spolka Akcyjna; Politechnika Wroclawska
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2020-04-30
Also published as: PL403027A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do usuwania tlenku siarki, tlenków azotu oraz rtęci ze spalin kotłowych, zawierających więcej niż 5% tlenku wapnia w popiele, pochodzących z kotła fluidalnego.The present invention relates to a method and a system for removing sulfur oxide, nitrogen oxides and mercury from boiler flue gas containing more than 5% calcium oxide in the ash from the fluidized bed boiler.

Z polskiego patentu nr PL200482 znany jest sposób oczyszczania gazów spalinowych, zawierających dwutlenek siarki, pochodzących z urządzenia wyposażonego w cyrkulacyjne palenisko fluidalne. Węgiel, zawierający siarkę, w komorze spalania tego urządzenia, spala się z dodatkiem powietrza przy temperaturze od 700 do 950°. W złożu fluidalnym, tworzy się gaz spalinowy zawierający dwutlenek siarki, a do komory spalania doprowadza się środek sorpcyjny SO2. Część popiołu powstającego przy spalaniu oraz część produktu reakcji powstającego przy reakcji środka sorpcyjnego SO2 z dwutlenkiem siarki, a także część nieprzereagowanego środka sorpcyjnego wyprowadza się z komory spalania i doprowadza do urządzenia mieszającego. W urządzeniu mieszającym do popiołu, produktu reakcji i do nieprzereagowanego środka sorpcyjnego, doprowadza się wodę względnie wodny roztwór zawierający sód i z nimi miesza. Nieprzereagowany środek sorpcyjny-SO2 przy temperaturze reakcji od 60° do 100° i przy ciśnieniu atmosferycznym przemienia się w produkt uwodniony, po czym popiół razem z produktem reakcji i produktem uwodornienia odprowadza się z urządzenia mieszającego do komory spalania urządzenia z paleniskiem fluidalnym, gdzie produkt uwodnienia, przy temperaturze komory spalania od 700° do 950°C, reaktywuje się w środek sporpcyjny-SO2.The Polish patent no. PL200482 describes a method of purifying flue gases containing sulfur dioxide from a device equipped with a circulating fluidized bed furnace. The sulfur-containing coal in the combustion chamber of this device is burned with the addition of air at a temperature of 700 to 950 °. In the fluidized bed, flue gas containing sulfur dioxide is formed and an SO2 sorption agent is supplied to the combustion chamber. Part of the ash formed during combustion and part of the reaction product of the reaction of the SO2 sorption agent with sulfur dioxide, as well as part of the unreacted sorption agent, are taken out of the combustion chamber and fed to the mixing device. Water or a sodium-containing aqueous solution is fed and mixed with the ash, the reaction product and the unreacted sorption agent in a mixing device. The unreacted sorption agent-SO2 at a reaction temperature of 60 ° to 100 ° and at atmospheric pressure is transformed into a hydrated product, and the ash together with the reaction product and the hydrogenation product are discharged from the mixing device to the combustion chamber of the fluidized bed device, where the hydration product , at a combustion chamber temperature of 700 ° to 950 ° C, it reactivates into a sorption agent-SO2.

Suchy sposób oczyszczania spalin opisany w patencie nr PL188482 polega na tym, że do strumienia gorących spalin wprowadza się ozon, rozpyloną wodę i pylisty wodorotlenek wapnia, przy czym stosunek molowy dozowanego ozonu do sumy dwutlenku siarki i tlenku azotu, zawartych w spalinach utrzymuje się w granicach 0,5-2,0, stężenie dozowanego ozonu utrzymuje się w granicach 1-20 g/mn³, natomiast stosunek molowy dozowanego wodorotlenku wapnia do sumy dwutlenku siarki i tlenku azotu zawartych w spalinach utrzymuje się w zakresie 0,5-2,0.The dry flue gas cleaning method described in the patent PL188482 consists in introducing ozone, sprayed water and powdered calcium hydroxide into the stream of hot flue gas, while the molar ratio of the dosed ozone to the sum of sulfur dioxide and nitrogen oxide contained in the flue gas is kept within the limits 0.5-2.0, the concentration of the dosed ozone is kept in the range of 1-20 g / m ³ , while the molar ratio of the dosed calcium hydroxide to the sum of sulfur dioxide and nitrogen oxide contained in the exhaust gas is maintained in the range of 0.5-2.0 .

Półsuchy sposób oczyszczania spalin znany z patentu nr PL188484 polega na tym, że do odsiarczonych i nawilżonych spalin wprowadza się utleniacz, korzystnie ozon, przy czym spaliny odsiarcza się i nawilża wodną zawiesiną wodorotlenku wapnia, przy stosunku molowym dozowanego wodorotlenku do sumy dwutlenku siarki i tlenku azotu zawartych w spalinach w granicach od 0,5 do 2,0 oraz przy stosunku molowym dozowanego ozonu do tlenku azotu zawartego w spalinach w granicach od 0,5 do 2,0, utrzymując stężenie dozowanego ozonu od 1 do 20 g/mn³ i utrzymując różnicę pomiędzy temperaturą spalin i temperaturą stanu ich nasycenia wilgocią poniżej 15 K.The semi-dry flue gas purification method known from the patent No. PL188484 consists in introducing an oxidant, preferably ozone, into the desulphurized and humidified flue gas, and the flue gas is desulphurized and moistened with an aqueous suspension of calcium hydroxide, with a molar ratio of the dosed hydroxide to the sum of sulfur dioxide and nitrogen oxide contained in the exhaust gas within the range from 0.5 to 2.0 and at the molar ratio of the dosed ozone to nitrogen oxide contained in the exhaust gas within the range from 0.5 to 2.0, maintaining the concentration of the dosed ozone from 1 to 20 g / mn ³ and maintaining the difference between the exhaust gas temperature and the temperature of their saturation with moisture below 15 K.

Opisany w innym patencie nr PL188485 suchy sposób oczyszczania spalin polega na tym, że proces utleniania, nawilżania i chłodzenia spalin prowadzi się jednocześnie 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. Stosunek molowy dozowanego podchlorynu sodu do sumy dwutlenku siarki i tlenku azotu zawartych w spalinach utrzymuje się w granicach 1,5-3,5, natomiast stężenie dozowanego roztworu podchlorynu sodu utrzymuje się w zakresach 5-15% masowych, zaś stosunek molowy dozowanego wodorotlenku wapnia do sumy dwutlenku siarki i tlenku azotu, zawartych w spalinach, utrzymuje się w zakresie 0,5-2,0.The dry flue gas cleaning method described in another patent no. PL188485 consists in the fact that the process of oxidizing, humidifying and cooling the flue gas is carried out simultaneously by injecting an aqueous solution of sodium hypochlorite and water into the stream of hot flue gas, keeping the relative humidity of the flue gas above 50% and the difference between the flue gas temperature and the temperature of their saturation with moisture less than 15 K. The molar ratio of the dosed sodium hypochlorite to the sum of sulfur dioxide and nitrogen oxide contained in the exhaust gas is maintained within 1.5-3.5, while the concentration of the dosed sodium hypochlorite solution is kept within the range of 5- 15% by mass, and the molar ratio of the dosed calcium hydroxide to the sum of sulfur dioxide and nitrogen oxide contained in the exhaust gas is kept in the range of 0.5-2.0.

Z patentu nr PL192995 znany jest suchy sposób oczyszczania spalin, który polega na tym, że do nawilżonych i schłodzonych do temperatury 323-353 K spalin wprowadza się ozon i drobnoziarnisty, suchy sorbent alkaliczny, korzystnie w postaci wodorotlenku wapnia, przy czym stosunek molowy dozowanego ozonu do sumy tlenków azotu zawartych w spalinach utrzymuje się w granicach 1,1-1,4, stężenie dozowanego ozonu utrzymuje się w granicach 1-20 g/mn³, natomiast stosunek molowy dozowanego wodorotlenku wapnia do sumy dwutlenku siarki i tlenków azotu, zawartych w spalinach, utrzymuje się w zakresie 1,0-1,3.Patent No. PL192995 discloses a dry flue gas cleaning method, which consists in introducing ozone and fine-grained, dry alkaline sorbent, preferably in the form of calcium hydroxide, into the humidified flue gas cooled to the temperature of 323-353 K, and the molar ratio of the dosed ozone to the sum of nitrogen oxides contained in the exhaust gases, the concentration of the dosed ozone is kept within the range of 1-20 g / m ³ , while the molar ratio of the dosed calcium hydroxide to the sum of sulfur dioxide and nitrogen oxides contained in in the flue gas, it remains in the range of 1.0-1.3.

Ze zgłoszenia w trybie PCT nr WO 03/076051 znany jest sposób usuwania rtęci z gazów spalinowych zawierających rtęć i stałe cząstki, emitowanych z instalacji wytwarzania energii z paliw kopalnych i przepuszczanych przez kanał gazów spalinowych. Sposób obejmuje a) doprowadzenie do kontaktu rtęci w gazach spalinowych z roztworem przynajmniej jednej soli zawierającej rtęć, rozpuszczonej w rozpuszczalniku przez wtryskiwanie roztworu do kanału gazów spalinowych w miejscu wtryskiwania, w celu utleniania rtęci do HgCb, b) ogrzewanie roztworu przed lub po etapie a) do temperatury równej przynajmniej 300°C i c) usuwanie utlenionej rtęci z gazów spalinowych przy pomocy urządzenia do usuwania stałych cząstek z gazów spalinowych.PCT application No. WO 03/076051 discloses a method of removing mercury from a flue gas containing mercury and solid particles emitted from a fossil fuel power generating plant and passed through an flue gas channel. The method comprises a) contacting the mercury in the flue gas with a solution of at least one mercury containing salt dissolved in the solvent by injecting the solution into the flue gas channel at the injection site to oxidize the mercury to HgCb, b) heating the solution before or after step a) to a temperature of at least 300 ° C and c) removing oxidized mercury from the flue gas by means of a particulate remover from the flue gas.

PL 234 869 B1PL 234 869 B1

W znanym z innego zgłoszenia PCT nr WO 2006/096993, sposobie oczyszczania strumienia gazów spalinowych ze związków SOx i NOx oraz innych substancji zanieczyszczających powietrze, połączono operację oczyszczania na sucho i operację oczyszczania na mokro. W operacji suchego wtryskowego oczyszczania strumień gazów spalinowych, kontaktuje się z sorbentem w celu usunięcia zasadniczo wszystkich związków SOx i NOx obecnych w tym strumieniu. Operacja oczyszczania na mokro obejmuje kontaktowanie strumienia dla usunięcia pozostałości związków SOx i NOx oraz innych substancji zanieczyszczających powietrze zawartych w tym strumieniu.In the known from another PCT application No. WO 2006/096993, a method for purifying a flue gas stream from SOx and NOx compounds and other air pollutants, a dry cleaning operation and a wet cleaning operation were combined. In a dry injection scrubbing operation, a flue gas stream is contacted with a sorbent to remove substantially all of the SOx and NOx compounds present in the stream. The wet scrubbing operation involves contacting the stream to remove residual SOx and NOx compounds and other air pollutants contained in the stream.

Ze zgłoszenia patentowego nr P.369911, znany jest sposób usuwania NOx i SO2 ze spalin, polegającego na iniekcji do ochłodzonych spalin, o wilgotności 15-35%, strumienia drobnych cząsteczek pyłu, o wielkości < 60 ąm, stanowiącego mieszaninę alkalicznego sorbentu w postaci Ca(OH)2 i utleniacza w postaci Ca(ClO)2. Produkty oczyszczania i nieprzereagowany sorbent usuwa się ze spalin przy pomocy filtrów tkaninowych, a część usuniętych produktów i sorbentów, ponownie wprowadza się do spalin.From the patent application No. P.369911, a method of removing NOx and SO2 from the flue gas is known, consisting in injecting the cooled flue gas with a humidity of 15-35% of a stream of fine dust particles with a size of <60 μm, consisting of a mixture of alkaline sorbent in the form of Ca (OH) 2 and as oxidant Ca (ClO) 2. Purification products and unreacted sorbent are removed from the flue gas using fabric filters, and some of the removed products and sorbents are reintroduced into the flue gas.

Sposób przeznaczony jest do oczyszczania spalin z kotłów fluidalnych, w których stężenia NOx wynoszą około 300 mg NO2/mn³, a stężenia SO2 przy racjonalnym stosunku Ca/S = 3 są rzędu 400 mg SO2/mn³. Procesy spalania w kotłach fluidalnych zachodzą w niskiej temperaturze spalania 800-900°C, do strefy spalania w stosowanych technologiach wprowadza się CaCO3 aby usunąć SO2. Najlepsze efekty uzyskuje się metodą iniekcji CaCO3 do kotła fluidalnego, ale nawet wtedy nie udaje się uzyskać stabilnych stężeń NOx < 250 mg NO2/mn³.The method is intended for the treatment of flue gas from fluidized bed boilers, in which NOx concentrations are about 300 mg NO2 / mn ³ , and SO2 concentrations at a rational Ca / S = 3 ratio are in the order of 400 mg SO2 / mn ³ . Combustion processes in fluidized bed boilers take place at a low combustion temperature of 800-900 ° C, CaCO3 is introduced into the combustion zone in the technologies used to remove SO2. The best results are obtained by injecting CaCO3 into the fluidized bed boiler, but even then, stable NOx concentrations <250 mg NO2 / mn ^{3 are} not achieved.

W istniejących technologiach stosowany jest nadmiar CaCO3 w stosunku do zawartości siarki w węglu (Ca/S = 3), w niesionym przez spaliny popiele znajdują się cząsteczki CaO i CaSO4, temperatura spalin przed elektrofiltrem wynosi 160°C, a w tych warunkach spaliny zawierające cząsteczki CaO i SO2 nie reagują ze sobą. W celu aktywacji cząsteczek CaO, stosuje się specjalne reaktory w których następuje nawilżenie spalin i obniżenie ich temperatury. W temperaturach < 100°C zachodzą następujące reakcje: SO2 + H2O θ H2SO3, CaO + H2O Ca(OH)2, H2SO3 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O.Existing technologies use an excess of CaCO3 in relation to the sulfur content in coal (Ca / S = 3), the ash carried by the flue gas contains CaO and CaSO4 particles, the flue gas temperature before the electrostatic precipitator is 160 ° C, and under these conditions the flue gas containing CaO particles and SO2 do not react with each other. In order to activate CaO molecules, special reactors are used in which the exhaust gases are humidified and their temperature lowered. At temperatures <100 ° C the following reactions occur: SO2 + H2O θ H2SO3, CaO + H2O Ca (OH) 2, H2SO3 + Ca (OH) 2 CaSO3 + H2O.

Najważniejsza i decydująca o skuteczności usuwania SO2 jest reakcja prowadząca do powstania kwasu siarkawego, której wydajność zależy od temperatury. Im niższa temperatura tym więcej cząsteczek H2SO3 znajduje się w reaktorze i tym więcej powstaje siarczynu wapnia, w wyniku reakcji z wodorotlenkiem wapnia (Ca(OH)2). Niesiony przez spaliny pył zawiera CaSO4, który na ściankach reaktora tworzy warstwę osadu, stwarzającą zagrożenie ograniczenia przepływu spalin przez reaktor. Zmniejszenie temperatury spalin do około 50-70°C i zwiększenie ich wilgotności w reaktorze, uniemożliwia ich filtrację, dlatego w stosowanych sposobach podgrzewa się spaliny przed odpylaczem, mieszając je z gorącym powietrzem. Sposób ten jest wprawdzie skuteczny, ale skutkuje zwiększeniem strumienia spalin przed odpylaczem i zmniejszeniem wydajności cieplnej kotła.The most important and decisive for the effectiveness of SO2 removal is the reaction leading to the formation of sulfurous acid, the efficiency of which depends on the temperature. The lower the temperature, the more H2SO3 molecules in the reactor and the more calcium sulphite is formed as a result of the reaction with calcium hydroxide (Ca (OH) 2). The dust carried by the flue gas contains CaSO4, which forms a layer of sludge on the walls of the reactor, posing a risk of limiting the flue gas flow through the reactor. Reducing the temperature of the flue gases to about 50-70 ° C and increasing their humidity in the reactor prevent their filtration, therefore, in the methods used, the flue gas is heated before the dust collector, mixing it with hot air. Although this method is effective, it results in an increase in the flue gas flow before the dust collector and a reduction in the thermal efficiency of the boiler.

Z polskiego opisu patentowego Nr 166181 znany jest reaktor do oczyszczania gazów spalinowych z gazowych związków siarki, ale w tym reaktorze nie ma możliwości usuwania tlenków azotu oraz rtęci i jej lotnych związków.From the Polish patent description No. 166181 there is known a reactor for purifying flue gases from gaseous sulfur compounds, but in this reactor it is not possible to remove nitrogen oxides and mercury and its volatile compounds.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że ze strumienia spalin, wyprowadzanych z kotła fluidalnego, wydziela się do oczyszczania 20 do 80% spalin, z których usuwa się nieusunięte w kotle fluidalnym SO2 i NO2, przy pomocy sorbenta w postaci Ca(OH)2. Przy czym Ca(OH)2 uzyskuje się poprzez iniekcję do spalin, kropli o średnicach nie większych niż 100 ąm ścieków lub roztworów wodnych, aktywujących cząsteczki CaO niesione z popiołem, następnie ze strumienia, ochłodzonego do temperatury 50-90°C, usuwa się NO i Hg, przy użyciu utleniacza, w postaci wody utlenionej lub ozonu lub tlenochlorku. Ponadto H2O2 wprowadza się w postaci kropel o średnicach nie większych niż 100 ąm i stężeniu 3-80%, ozon (O3) w postaci mieszaniny z tlenem lub powietrzem o stężeniu 1-20% objętościowych, zaś CIO2 o stężeniu 1-20% objętościowych, wprowadza się w postaci kropel o średnicach nie większych niż 100 ąm. Oczyszczone spaliny miesza się z tą częścią spalin, które nie były oczyszczane i poddaje się filtracji w celu usunięcia pyłu i soli wapniowych takich jak siarczyny, siarczany oraz azotany.The essence of the method according to the invention consists in the fact that 20 to 80% of the flue gas is released for cleaning from the flue gas stream discharged from the fluidized bed boiler, from which SO2 and NO2, not removed in the fluidized bed boiler, are removed with the sorbent in the form of Ca (OH) 2 . Ca (OH) 2 is obtained by injecting into the exhaust gas, droplets with a diameter of not more than 100 μm of wastewater or aqueous solutions, activating CaO molecules carried with the ash, then NO is removed from the stream cooled to 50-90 ° C and Hg, when an oxidant is used, in the form of hydrogen peroxide or ozone or oxychloride. Moreover, H2O2 is introduced in the form of droplets with a diameter of not more than 100 µm and a concentration of 3-80%, ozone (O3) as a mixture with oxygen or air at a concentration of 1-20% by volume, and CIO2 at a concentration of 1-20% by volume, are introduced in the form of droplets with a diameter not greater than 100 µm. The cleaned flue gas is mixed with that part of the flue gas that has not been treated and is filtered to remove dust and calcium salts such as sulphites, sulphates and nitrates.

Korzystnie ze strumienia spalin, wyprowadzanych z kotła fluidalnego, wydziela się do oczyszczania taką część spalin, aby całkowity strumień spalin po połączeniu ze strumieniem oczyszczonym, nie zawierał SO2, NOx i Hg o stężeniu wyższym niż zezwalają na to aktualne normy emisji zanieczyszczeń.Preferably, such a portion of the exhaust gas is separated for purification from the flue gas stream discharged from the fluidized bed boiler that the total flue gas stream, after being combined with the purified stream, does not contain SO2, NOx and Hg with a concentration higher than the current emission standards allow.

Korzystnie również filtracji poddaje się połączone oczyszczone i nie oczyszczone spaliny o temperaturze co najmniej 80°C.Preferably also the combined purified and untreated exhaust gas having a temperature of at least 80 ° C is filtered.

Układ według wynalazku zawiera reaktor, w którym wlot spalin usytuowany jest w dolnej części, a pod wlotem spalin znajduje się lej zsypowy do odbioru cząstek pyłu. W dolnej części reaktora, ponad wlotem spalin, korzystnie w odległości od osi wlotu spalin wynoszącej 1/5 odległości pomiędzy osią wlotu spalin, a osią wylotu spalin z reaktora, umieszczone są dysze dwustrumieniowe do rozpyThe system according to the invention comprises a reactor in which the flue gas inlet is located in the lower part, and under the flue gas inlet there is a chute for collecting dust particles. In the lower part of the reactor, above the flue gas inlet, preferably at a distance from the flue gas inlet axis of 1/5 of the distance between the flue gas inlet axis and the flue gas outlet axis of the reactor, there are double-stream nozzles for spraying

PL 234 869 B1 lania ścieków i roztworów wodnych na bardzo drobne krople, korzystnie o średnicy < 100 um. Przy czym dysze połączone są rurociągiem ze źródłem sprężonego powietrza oraz ze zbiornikiem ścieków lub roztworów wodnych poprzez pompę i zawór regulacyjny. W górnej części reaktora, poniżej wylotu spalin z reaktora usytuowane są dysze utleniacza, połączone rurociągiem ze źródłem sprężonego powietrza oraz ze zbiornikiem lub generatorem utleniacza, poprzez pompę i zawór regulacyjny.The discharge of waste water and aqueous solutions into very fine droplets, preferably <100 µm in diameter. The nozzles are connected by a pipeline with a source of compressed air and with a sewage or water solution tank through a pump and a control valve. In the upper part of the reactor, below the exhaust gas outlet from the reactor, there are oxidant nozzles, connected by a pipeline to a source of compressed air and to the oxidant tank or generator, through a pump and a control valve.

Korzystnie zawór regulacyjny na rurociągu utleniacza połączony jest z układem analizatorów spalin, rejestrujących aktualne stężenia SO2 i/lub NOx i sterujący ilością dozowanego utleniacza.Preferably, a control valve on the oxidant pipeline is connected to an exhaust gas analyzer system recording the current SO2 and / or NOx concentrations and controlling the amount of oxidant dosed.

Sposób i układ nadają się do stosowania w istniejących kotłach z urządzeniami odpylającymi takimi jak elektrofiltr lub filtr tkaninowy, przed którymi można zainstalować reaktor oraz w nowo budowanych instalacjach kotłowych. Zaletą sposobu jest, że oczyszczając tylko część całkowitego strumienia spalin, których ilość reguluje się tak, aby w gazach odprowadzanych do atmosfery, zawartość SO 2, NOx i Hg dostosowana była do aktualnych norm emisji, znacznie zmniejsza się koszty eksploatacyjne, przy jednoczesnym zagwarantowaniu ograniczenia emisji zanieczyszczeń do niezbędnego poziomu. Ponadto nie zwiększa się strumienia popiołów, których odbiór jest dodatkowym problemem. Ważną cechą rozwiązania, jest fakt, że pozwala na zmniejszenie zużycia CaCO3, przy zadawalających efektach ograniczenia stężeń SO2 do poziomu < 200 mg SO2/mn³.The method and system are suitable for use in existing boilers with dedusting devices such as an electrostatic precipitator or fabric filter in front of which the reactor can be installed, and in newly built boiler installations. The advantage of the method is that by cleaning only a part of the total flue gas stream, the amount of which is regulated so that the content of SO 2, NOx and Hg in the gases discharged into the atmosphere is adjusted to the current emission standards, the operating costs are significantly reduced, while ensuring the reduction of emissions. pollution to the necessary level. Moreover, the ash stream does not increase, the collection of which is an additional problem. An important feature of the solution is the fact that it allows for the reduction of CaCO3 consumption, with satisfactory effects of limiting SO2 concentrations to the level of <200 mg SO2 / mn ³ .

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładach realizacji i na rysunku, przedstawiającym schemat układu do stosowania sposobu usuwania SO2, NOx i Hg ze spalin.The subject matter of the invention is shown in the working examples and in the drawing which shows a schematic diagram of a system for applying the SO2, NOx and Hg removal method from flue gas.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Sposób usuwania SO2, NOx i Hg ze spalin zawierających więcej niż 5% CaO w popiele, polega na tym że strumień spalin z kotła OP-650 w temperaturze 160°C i przepływie 900 000 mn³/h, zawierający 300 mg SO2/mn³, 200 mg NO/mn³ i 20 000 mg pyłu/mn³ zawierającego 6% CaO, dzieli się na 2 strumienie po 450 000 mn³/h.A process for removing SO2, NOx and Hg from flue gases containing more than 5% of CaO in the ash consists in that the flow of exhaust gas from the boiler OP-650 at 160 ° C and a flow rate of 900 000 mn ³ / h containing 300 mg SO2 / mn ³ , 200 mg NO / mn ³ and 20,000 mg dust / mn ³ containing 6% CaO, are divided into 2 streams of 450,000 mn ³ / h.

Jeden strumień przesyła się bezpośrednio kanałem do elektrofiltru, a drugi strumień kieruje się do dolnej części reaktora, w której usuwa się SO2 wykorzystując zawarty w popiele CaO. Przy czym w sposobie według wynalazku w celu aktywacji CaO do Ca(OH)2 oczyszczane spaliny nawilża się ściekami rozpylanymi przez dysze na krople o średnicy równej 100 um, a tworzące się cząsteczki Ca(OH)2 wykorzystuje się do sorpcji SO2, zmniejszając stężenie SO2 w spalinach do 50 mg SO2/mn³. Nawilżone i ochłodzone do 50°C spaliny przepływające do górnej części reaktora poddaje się działaniu ozonu, w ilości 130 kg/h O3, zmieszanego z tlenem. W wyniku utleniania tlenku azotu, stężenie NO w spalinach redukuje się do zawartości 50 mg NO/mn³.One stream is sent directly through the duct to the electrostatic precipitator and the other stream is directed to the bottom of the reactor, where SO2 is removed using CaO contained in the ash. In the process according to the invention, in order to activate CaO to Ca (OH) 2, the flue gas to be cleaned is moistened with wastewater sprayed through nozzles for droplets with a diameter of 100 µm, and the formed Ca (OH) 2 particles are used for SO2 sorption, reducing the SO2 concentration in the flue gas up to 50 mg SO2 / mn ³ . The moistened and cooled to 50 ° C flue gas flowing to the upper part of the reactor is exposed to ozone, in the amount of 130 kg / h O3, mixed with oxygen. As a result of the oxidation of nitrogen oxide, the NO concentration in the exhaust gas is reduced to 50 mg NO / mn ³ .

Wyprowadzone z reaktora oczyszczone spaliny zawierające SO2 w ilości 50 mg/mn³ i NO w ilości 50 mg/mn³ o temperaturze 50°C, miesza się z częścią spalin nieoczyszczonych i poddaje się filtracji w elektrofiltrze. Po wymieszaniu strumienia pierwszego i drugiego, temperatura spalin przed elektrofiltrem wynosi około 100°C, a odpowiednie stężenia SO2 około 175 mg/mn³ oraz NO około 125 mg/mn³, czyli około 192 mg NO2/mn³ i 6% O2.The purified flue gases, containing SO 2 in the amount of 50 mg / mn ³ and NO in the amount of 50 mg / mn ³ at a temperature of 50 ° C, led out from the reactor, are mixed with a part of the raw flue gas and filtered in an electrostatic precipitator. After the first and second streams are mixed, the exhaust gas temperature upstream of the electrostatic precipitator is about 100 ° C and the corresponding concentrations of SO2 about 175 mg / min ³ and NO about 125 mg / min ³ , i.e. about 192 mg NO2 / min ³ and 6% O2.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Sposób jak w przykładzie 1 z tą różnicą, że Ca(OH)2 uzyskuje się poprzez iniekcję roztworów wodnych do spalin, a krople mają średnicę równą 90 um. Natomiast proces usuwania NO prowadzi się przy pomocy H2O2 wprowadzanego w ilości 92 kg H2O2/h w postaci kropel o średnicach równej 100 um. Stężenia SO2 i NO w spalinach oczyszczonych są podobne i wynoszą 175 mg SO2/mn³ oraz około 192 mg NO2/mn³ i 6% O2.Method as in example 1 with the difference that Ca (OH) 2 is obtained by injecting aqueous solutions into the flue gas and the droplets have a diameter of 90 µm. On the other hand, the NO removal process is carried out with the aid of H2O2 introduced in the amount of 92 kg H2O2 / h in the form of drops with a diameter of 100 µm. The concentrations of SO2 and NO in the treated flue gas are similar and amount to 175 mg SO2 / mn ³ and approximately 192 mg NO2 / mn ³ and 6% O2.

P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3

Sposób jak w przykładzie 1 z tą różnicą, że proces usuwania NO prowadzi się przy pomocy 92 kg/h CIO2 wprowadzanego w postaci kropel o średnicach 80 um. Stężenia SO2 i NO w spalinach oczyszczonych wynoszą 175 mg SO2/mn³ oraz około 192 mg NO2/mn³ i 6% O2.The method is the same as in example 1, with the difference that the NO removal process is carried out with 92 kg / h of ClO2 introduced as droplets with a diameter of 80 µm. The concentrations of SO2 and NO in the purified exhaust gases are 175 mg SO2 / mn ³ and approximately 192 mg NO2 / mn ³ and 6% O2.

P r z y k ł a d 4P r z k ł a d 4

Układ zawiera reaktor 1 z wlotem spalin 2 w dolnej części reaktora. Pod wlotem spalin 2 znajduje się lej zsypowy 3 do odbioru cząstek pyłu o większych rozmiarach. W dolnej części reaktora 1 w odległości od osi wlotu spalin A, wynoszącej 1/5 odległości pomiędzy osią wlotu spalin A, a osią wylotu spalin z reaktora B, umieszczone są dysze dwustrumieniowe 4. Dysze 4 połączone są rurociągiem ze zbiornikiem 5 ścieków lub roztworów wodnych poprzez pompę 6 oraz ze sprężarką powietrza 7, rurociąg zaopatrzony jest w zawór 8, regulujący dopływ ścieków lub roztworów wodnych do reaktora 1. W górnej części reaktora, poniżej wylotu spalin z reaktora usytuowane są dysze utleniacza 9, połączone rurociągiem ze zbiornikiem utleniacza 10 w postaci H2O2, lub CIO2, poprzez pompę 11 i zawór regulacyjny 12 oraz ze sprężarką powietrza 13.The system comprises a reactor 1 with a flue gas inlet 2 at the bottom of the reactor. Below the exhaust gas inlet 2 there is a hopper 3 for collecting dust particles of larger sizes. In the lower part of reactor 1, at a distance from the axis of the exhaust gas inlet A, equal to 1/5 of the distance between the axis of the exhaust gas inlet A and the axis of the exhaust outlet from the reactor B, there are double-stream nozzles 4. The nozzles 4 are connected by a pipeline with the waste water or water solution tank 5 through the pump 6 and with the air compressor 7, the pipeline is equipped with a valve 8 regulating the inflow of wastewater or aqueous solutions to reactor 1. In the upper part of the reactor, below the exhaust gas outlet from the reactor, there are oxidizer nozzles 9, connected by a pipeline with the oxidant tank 10 in the form of H2O2, or CIO2, via pump 11 and regulating valve 12 and with air compressor 13.

PL 234 869 B1PL 234 869 B1

P r z y k ł a d 5P r z k ł a d 5

Układ jak w przykładzie 4 z tą różnicą, że dysze utleniacza 9, połączone są rurociągiem z generatorem ozonu 10. Ponadto zawór regulacyjny 12 zaopatrzony jest w układ analizatorów spalin, rejestrujących aktualne stężenia SO2 i/lub NOx, sterujący ilością dozowanego utleniacza.The system is as in example 4, with the difference that the oxidant nozzles 9 are connected by a pipeline to the ozone generator 10. Moreover, the control valve 12 is provided with a system of exhaust gas analyzers recording the current concentration of SO2 and / or NOx, controlling the amount of oxidant dosed.

Claims

Patent claims

1. The method of SO2, NOx and Hg removal from boiler flue gases containing more than 5% CaO in ash, consisting in removing these pollutants from flue gases emitted from fluidized bed boilers with the use of water solutions and oxidants, characterized in that from the flue gas stream discharged from of a fluidized bed boiler, 20 to 80% of the flue gas is separated for treatment, from which SO2 and NO2 are removed with Ca (OH) 2, obtained from CaO particles carried with the ash, by injection of wastewater or aqueous solutions into the flue gas, preferably in drops with a diameter of not more than 100 μm, then NO and Hg are removed from the stream, cooled to a temperature of 50-90 ° C, with the use of an oxidizer, in the form of hydrogen peroxide or ozone or oxychloride, with H2O2 at a concentration of 3-80%, is introduced as drops with a diameter of at most 100 μm, ozone (O3) as a mixture with oxygen or air at a concentration of 1-20% by volume, and CIO2 with a concentration of 1-20% by volume, is introduced as drops with a diameter of 100 μm or less, the thus treated flue gas is mixed with that part of the flue gas that has not been treated and is filtered to remove dust and calcium salts such as sulphites, sulphates and nitrates.

2. The method according to p. A method according to claim 1, characterized in that such a part of the exhaust gas is separated for cleaning from the flue gas stream discharged from the fluidized bed boiler so that the total flue gas stream, when combined with the cleaned flue gas, does not contain SO2, NOx and Hg with a concentration higher than the current pollution emission standards.

3. The method according to p. The process of claim 1, characterized in that the combined purified and untreated exhaust gas having a temperature of at least 80 ° C is filtered.

4. A system for removing SO2, NOx and Hg from boiler flue gases containing more than 5% CaO in the ash, characterized by comprising a reactor (1), in which the flue gas inlet (2) is located in the lower part and under the flue gas inlet there is a chute (3), moreover, above the exhaust inlet (2), there are two-stream nozzles (4) for spraying wastewater and water solutions into very fine drops, which are connected by a pipeline with a source of compressed air (7) and a tank (5) ) wastewater or water solutions, through the pump (6) and the control valve (8), in the upper part of the reactor (1), below the reactor exhaust outlet, there are oxidizer nozzles (9) connected by a pipeline to the compressed air source (13) and with an oxidant reservoir or generator (10) via a pump (11) and a regulating valve (12).

5. The system according to p. 4. The method of claim 4, characterized in that the double-stream nozzles (4) for spraying wastewater and aqueous solutions and the oxidant nozzles (9) are capable of spraying media particles into droplets not larger than 100 µm.

6. The system according to p. 4. The method of claim 4, characterized in that the regulating valve (12) is connected to a system of exhaust gas analyzers recording the current SO2 and / or NOx concentrations and controlling the amount of the dosed oxidant.