PL234925B1

PL234925B1 - Sposób i układ oczyszczania gazów wysokotemperaturowych

Info

Publication number: PL234925B1
Application number: PL424258A
Authority: PL
Inventors: Marek Kułażyński; Żyński Marek Kuła; Adam Zięba
Original assignee: Przed Innowacyjno Wdrozeniowe Ekomotor Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2020-05-18
Also published as: PL424258A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ oczyszczania gazów wysokotemperaturowych.

Znany jest dopalacz z wynalazku US2014212349 do oczyszczania gazów odlotowych zawierających tlenki azotu w połączeniu z CO, LZO lub tlenkiem azotu, w szczególności gaz odpadowy powstały w wyniku produkcji klinkieru cementowego, kwasu azotowego, kwasu adypinowego, nawozów i trójtlenku uranu, regeneracyjny system termicznego dopalania z stosuje się co najmniej dwa regeneratory A, B, za pomocą których CO, VOC i podtlenek azotu są termicznie oczyszczane w komorze spalania w temperaturze od 800 do 1000°C, a tlenki azotu są termicznie redukowane za pomocą katalizator SCR przez dodanie związku azot-wodór, w którym gaz odlotowy już oczyszczony termicznie jest usuwany z odpowiedniego regeneratora dwuczęściowego A lub B w odpowiednim miejscu w temperaturze około 300°C, prowadzony przez katalizator SCR w stałym kierunku przepływu, a następnie wprowadzany z powrotem do pozostałej sekcji A', B' regeneratora A lub B.

Z opisu WO9910945 znany jest dopalacz zastosowany w procesie wytwarzania energii elektrycznej z gazu ziemnego przy użyciu tlenkowego ogniwa paliwowego, w którym stosuje się ceramiczną instalację dopalacza, która zawiera membranę z tlenku ceramicznego o wysokiej temperaturze, która jest przepuszczalna dla tlenu i która jest przewodnikiem tlen-jon, a tlen jest dostarczany przez membranę do gazu anodowego.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że gaz procesowy o temperaturze do 1200°C podawany jest do chłodnicy gazu procesowego, do której poprzez dozownik wody chłodzącej wprowadza się wodę demineralizowaną za pośrednictwem układu sterującego dozującego ilość wody w odpowiedniej proporcji do różnicy temperatur pomiędzy temperaturą gazu procesowego a temperaturą gazu schłodzonego, przy czym temperatura gazu schłodzonego nie może być niższa niż 300°C i wyżs za od temperatury samozapłonu gazu palnego z utleniaczem, następnie schłodzony gaz przechodzi przez przerywacz deflagracji i wpływa do mieszalnika gazów, do którego wprowadzany jest również czynnik utleniający poprzez regulator strumienia utleniacza, który dozuje na podstawie sygnału z analizatora gazów ilość dodawanego czynnika tak, aby składnik palny zawarty w gazie procesowym uległ zupełnemu dopaleniu, z kolei strumień gazu kierowany jest do katalitycznego dopalacza gazu, w którym składniki palne są dopalane do składników inertnych, a ich skład i temperatura analizowane są analizatorem gazów tak, aby po obróbce katalitycznej gazu temperatura nie przekraczała 800°C.

Korzystnie gdy, katalityczny dopalacz gazu jest dodatkowo schładzany poprzez układ powietrzny lub wodny sterowany czujnikiem temperatury analizatora gazów.

Korzystnie gdy, katalityczny dopalacz gazu wypełniony jest monolitycznym katalizatorem dopalającym zanieczyszczenia gazowe.

Istota układu według wynalazku polega na tym, że ma chłodnicę gazu procesowego, która na wejściu jest połączona z dopływu gazu procesowego, ponadto połączona jest z dozownikiem wody chłodzącej łączem wody i poprzez sygnał sterujący oraz połączona jest z przerywaczem deflagracji, który z kolei połączony jest kolejno z mieszalnikiem gazów, katalitycznym dopalaczem gazu i analizatorem gazów, przy czym mieszalnik gazów połączony jest z regulatorem strumienia utleniacza, który z kolei połączony jest poprzez sygnał sterujący z analizatorem gazów wyposażonym w wylot gazów.

Korzystnie gdy, analizator gazów połączony jest poprzez sygnał sterujący z wentylatorem, który z kolei połączony jest poprzez strumień powietrza z katalitycznym dopalaczem gazu.

Korzystnie gdy, czujnik temperatury analizatora gazów połączony jest poprzez sygnał sterujący z zaworem, który usytuowany jest pomiędzy wlotem gazów procesowych a chłodnicą gazu proce sowego.

Korzystnie gdy, analizator gazów połączony jest poprzez sygnał sterujący z dozownikiem z rozpylaczem wody.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania i przedstawiony na rysunku, który na fig. 1 przedstawia układ oczyszczania gazów wysokotemperaturowych, fig. 2 - odmianę układu z wentylatorem do ochładzania katalitycznego dopalacza gazu, fig. 3 - odmianę układu z zaworem regulującym wielkość strumienia gazów procesowych, fig. 4 - odmianę układu z dozownikiem z rozpylaczem wody do ochładzania katalitycznego dopalacza gazu.

P r z y k ł a d 1

Gaz procesowy o temperaturze 800°C zawierający 8% wodoru, podawany jest w ilości 500 dm³/godz. do chłodnicy gazu procesowego 1, do której poprzez dozownik wody chłodzącej 2 wprowadza się wodę demineralizowaną w ilości 5 dm³/godz. Chłodnica gazu procesowego 1 i dozownik wody chłodzącej 2

PL 234 925 B1 połączone są układem sterującym ilość wody w stosunku wprost proporcjonalnym do różnicy temperatury gazu procesowego oraz temperatury gazu schłodzonego, tak aby temperatura gazu po wyjściu z chłodnicy nie była niższa niż 300°C i wyższa niż 500°C.

Następnie schłodzony gaz przechodzi przez przerywacz deflagracji 3 i wprowadzany jest do mieszalnika gazów 5, do którego wprowadzane jest powietrze w ilości 300 dm³/godz. poprzez regulator strumienia utleniacza 4, który przy pomocy sygnału z analizatora 7 reguluje ilości dodawanego powietrza. Następnie strumień gazu kierowany jest do katalitycznego dopalacza gazu 6 w którym jest spalany wodór z utworzeniem pary wodnej. Skład i temperatura gazu poprocesowego są mierzone analizatorem 7. Temperatura po obróbce katalitycznej wynosi 640°C.

P r z y k ł a d 2

Gaz procesowy o temperaturze do 900°C zawierający 4% metanu, podawany jest w ilości 700 dm³/godz. do chłodnicy gazu procesowego 1, do której poprzez dozownik wody chłodzącej 2 wprowadza się wodę demineralizowaną w ilości 8 dm³/godz. Chłodnica gazu procesowego 1 i dozownik wody chłodzącej 2 połączone są układem sterującym ilość wody w stosunku wprost proporcjonalnym do różnicy temperatury gazu procesowego oraz temperatury gazu schłodzonego tak aby temperatura gazu po wyjściu z chłodnicy nie była niższa niż 300°C i wyższa niż 500°C. Następnie schłodzony gaz przechodzi przez przerywacz deflagracji 3 i wprowadzany jest do mieszalnika gazów 5, do którego wprowadzane jest powietrze w ilości 100 dm³/godz. poprzez regulator strumienia utleniacza 4, który przy pomocy sygnału z analizatora gazów 7 reguluje ilości dodawanego czynnika.

Następnie strumień gazu kierowany jest do katalitycznego dopalacza gazu 6, w którym metan jest całkowicie dopalany do dwutlenku węgla i wody. Skład gazów jest kontrolowany analizatorem 7, tak, aby temperatura po obróbce katalitycznej gazu nie przekraczała temperatury 800°C. Temperatura gazu po obróbce katalitycznej wynosi 730°C. Jeśli jest wyższa wówczas z analizatora 7 poprzez sygnał sterujący włączany jest układ chłodzenia za pośrednictwem wentylatora 8, który schładza obudowę katalitycznego dopalacza gazu 6 o powierzchni korzystnie w kształcie użebrowanej. Dodatkowy monitoring temperatury gazu po obróbce katalitycznej jest o tyle istotny, że przy temperaturze pracy katalizatora powyżej 800°C następuje rekrystalizacja fazy aktywnej katalizatora z jednoczesną utratą jego aktywności.

P r z y k ł a d 3

Sposób jak w przykładzie 2 z tą różnicą, że jeśli temperatura gazu po obróbce katalitycznej jest wyższa niż 800°C wówczas z analizatora 7 poprzez sygnał sterujący włączany jest układ chłodzenia mgłą wodną za pośrednictwem dozownika z rozpylaczem wody 10, który schładza obudowę katalitycznego dopalacza gazu 6.

P r z y k ł a d 4

Sposób jak w przykładzie 1 z tą różnicą, że jeśli temperatura gazu po obróbce katalitycznej jest wyższa niż 800°C wówczas z analizatora 7 poprzez sygnał sterujący włączany jest zawór 9 regulujący wielkość strumienia gazów procesowych dopływających do chłodnicy gazu procesowego.

P r z y k ł a d 5

Układ do oczyszczania gazów wysokotemperaturowych znamienny tym, że ma chłodnicę gazu procesowego 1, która na wejściu jest połączona z dopływem gazu procesowego, ponadto połączona jest z dozownikiem wody chłodzącej 2 łączem wody i poprzez sygnał sterujący oraz połączona jest z przerywaczem deflagracji 3, który z kolei połączony jest kolejno z mieszalnikiem gazów 5, katalitycznym dopalaczem gazu 6 i analizatorem gazów 7, przy czym mieszalnik gazów 5 połączony jest z regulatorem strumienia utleniacza 4, który z kolei połączony jest poprzez sygnał sterujący z analizatorem gazów 7 wyposażonym w wylot gazów.

P r z y k ł a d 6

Układ jak w przykładzie 5 z tą różnicą, że analizator gazów 7 połączony jest poprzez sygnał sterujący z wentylatorem 8, który reguluje strumieniem powietrza chłodzącego katalityczny dopalacz gazu 6.

P r z y k ł a d 7

Układ jak w przykładzie 5 z tą różnicą, że analizator gazów 7 połączony jest poprzez sygnał sterujący z zaworem 9 usytuowanym pomiędzy wlotem gazów procesowych a chłodnicą gazu procesowego 1.

P r z y k ł a d 8

Układ jak w przykładzie 5 z tą różnicą, że analizator gazów 7 połączony jest poprzez sygnał sterujący z dozownikiem z rozpylaczem wody 10, który schładza przez natrysk mgłą wodną użebrowany płaszcz katalitycznego dopalacza gazu 6.

PL 234 925 B1

Wykaz oznaczeń na rysunku

1. Chłodnica gazu procesowego

2. Dozownik wody chłodzącej

3. Przerywacz deflagracji

4. Regulator strumienia utleniacza

5. Mieszalnik gazów

6. Dopalacz katalityczny gazu

7. Analizator gazów

8. Wentylator

9. Zawór

10. Dozownik z rozpylaczem wody

Claims

1. Sposób oczyszczania gazów wysokotemperaturowych, znamienny tym, że gaz procesowy o temperaturze do 1200°C podawany jest do chłodnicy gazu procesowego (1), do której poprzez dozownik wody chłodzącej (2) wprowadza się wodę demineralizowaną za pośrednictwem układu sterującego dozującego ilość wody w odpowiedniej proporcji do różnicy temperatur pomiędzy temperaturą gazu procesowego a temperaturą gazu schłodzonego, przy czym temperatura gazu schłodzonego nie może być niższa niż 300°C i wyższa od temperatury samozapłonu gazu palnego z utleniaczem, następnie schłodzony gaz przechodzi przez przerywacz deflagracji (3) i wpływa do mieszalnika gazów (5), do którego wprowadzany jest również czynnik utleniający poprzez regulator strumienia utleniacza (4), który dozuje na podstawie sygnału z analizatora gazów (7) ilość dodawanego czynnika tak, aby składnik palny zawarty w gazie procesowym uległ zupełnemu dopaleniu, z kolei strumień gazu kierowany jest do katalitycznego dopalacza gazu (6), w którym składniki palne są dopalane do składników inertnych, a ich skład i temperatura analizowane są analizatorem gazów (7) tak, aby temperatura po obróbce katalitycznej gazu nie przekraczała temperatury 800°C.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że katalityczny dopalacz gazu (6) jest dodatkowo schładzany poprzez układ powietrzny lub wodny sterowany czujnikiem temperatury analizatora gazów (7).

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że katalityczny dopalacz gazu (6) wypełniony jest monolitycznym katalizatorem dopalającym zanieczyszczenia gazowe.

4. Układ do oczyszczania gazów wysokotemperaturowych, znamienny tym, że ma chłodnicę gazu procesowego (1), która na wejściu jest połączona z dopływu gazu procesowego, ponadto połączona jest z dozownikiem wody chłodzącej (2) łączem wody i poprzez sygnał sterujący oraz połączona jest z przerywaczem deflagracji (3), który z kolei połączony jest kolejno z mieszalnikiem gazów (5), katalitycznym dopalaczem gazu (6) i analizatorem gazów (7), przy czym mieszalnik gazów (5) połączony jest z regulatorem strumienia utleniacza (4), który z kolei połączony jest poprzez sygnał sterujący z analizatorem gazów (7) wyposażonym w wylot gazów.

5. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że analizator gazów (7) połączony jest poprzez sygnał sterujący z wentylatorem (8), który z kolei połączony jest poprzez strumień powietrza z katalitycznym dopalaczem gazu (6).

6. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że czujnik temperatury analizatora gazów (7) połączony jest poprzez sygnał sterujący z zaworem (9), który usytuowany jest pomiędzy wlotem gazów procesowych a chłodnicą gazu procesowego (1).

7. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że analizator gazów (7) połączony jest poprzez sygnał sterujący z dozownikiem z rozpylaczem wody (10).