RO103174B1

RO103174B1 - Cleansing method of exhaust gas hot steam from a boiler installation or a cement kiln

Info

Publication number: RO103174B1
Application number: RO135160A
Authority: RO
Inventors: L Morrison Garret
Original assignee: Passamaquoddy Tribe
Priority date: 1987-09-16
Filing date: 1988-09-04
Publication date: 1993-04-01
Also published as: PL274651A1; HUT50658A; AU611478B2; FR2620351B1; GR1000575B; GB8821734D0; NL8802265A; ATA226888A; NO884101D0; FI884278A0; GB2210035B; FI884278A; DE3830812A1; ES2020810A6; JPH01148330A; CA1311343C; GB2210035A; HU206642B; BR8804771A; YU175288A

Description

Prezenta invenție se referă la un procedeu pentru spălarea poluanților dintr-un curent de gaze de evacuare,' fie de la o instalație de cazane, fie de la un cuptor de ciment, prin care materialele reacționate cu acel curent sînt readuse cel puțin în stare inofensivă, iar în multe cazuri sînt transformate prin reacție în produse utile.

Spălarea poluanților din gazele de evacuare este, în general, costisitoare, avînd influențe pozitive semnificative pentru mediul ambiant, dar nici un avantaj economic, cu excepția cazului cînd este posibilă transformarea, prin spălarea menționată, a produselor reziduale în produse utile. In afară de aceasta, costul utilajului inițial este ridicat, iar materialele pentru spălare, cum sînt oxizii, carbonații sau hidroxizii de metale alcaline și/sau alcalino-pămîntoase, reprezintă o cheltuială continuă. Mai mult decît atît, depozitarea produselor de reacție provenite din reacția materialelor de spălare cu gazele de evacuare se adaugă la cheltuielile curente, în special cînd produsele conțin componente toxice.

Utilizarea materialelor alcaline sau alcalino-pămîntoase sub formă de substanțe solide sau de nămol ori în soluție pentru spălarea gazelor de evacuare (îndepărtînd sulful și oxizii de azot) este cunoscută de mai mulți ani. De exemplu, este cunoscută utilizarea calcarului hidratat sau pulverizat la temperaturi de pînă la 1100°C sau a uscării prin pulverizare cu var, precum și utilizarea oxidului de calciu pentru spălarea gazelor de evacuare de la o instalație de încălzire. Piatra de var poate fi inclusă în șarja cuptoarelor cu pat fluidizat pentru unele scopuri. în general, oxizii de carbon, de sulf și de azot prezenți în gazele de evacuare, produc prin reacție cu apa acizi, inclusiv acizi sulfuric, sulfuros, azotic și carbonic. Prezența și cantitatea acestora depinde de oxizii prezenți, de disponibilitatea oxigenului și de condițiile de reacție. Cînd acizii aceștia reacționează cu oxizii, hidroxizii sau carbonații de metale alcaline sau alcalino - pămîntoase se formează să10 săruri ale componentelor menționate. De exemplu, acidul sulfuric va reacționa cu carbonatul de calciu prezent în piatra de var pentru a rezulta sulfat de calciu.

Dispozitivele de colectare a prafului funcționînd la cuptoarele de producere a cimentului sau a varului îndepărtează materialele în formă de particule din gazele .. evacuate din cuptor. Aceste materiale 'în formă de particule includ carbonat de calciu, oxid de calciu și oxizii și carbonații altor metale, depinzînd de compoziția materialului alimentat în cuptor. Două elemente prezente frecvent în praful de la cuptoare sînt potasiu! și sodiul. Aceste elemente îngrădesc sau împiedică reutilizarea prafului de la cuptor drept material de alimentare a cuptorului, deoarece ele influențează proprietățile produsului final, din care cauză praful este evacuat. Aceste dispozitive de colectare a prafului nu îndepărtează suficienți poluanți gazoși din curentul de evacuare și trebuie prevăzute scrubere separate, dacă se urmărește oprirea pătrunderii acestor poluanți în atmosferă.

Revenind acum la instalațiile de cazane, dintre care un număr crescînd sînt alimentate prin combustia cu materiale biologice (denumite în cele ce urmează, în mod colectiv, biomasă), inclusiv lemn, turbă sau reziduuri de plante, la care oxizii de sulf nu se produc deloc sau în cantități mici și de aceea .nu este necesară spălarea componentelor gazoase din gazele evacuate sau nu este prevăzută această operație. Pe de altă parte, cenușa produsă de la aceste operații conține cantități semnificative de săruri de metale alcaline și alcalino-pămîntoase prezente de obicei ca oxizi sau dacă se umezesc și/sau reacționează cu bioxidul de carbon, ca hidroxizi sau carbonați sau,' eventual, ca săruri hidratate ale acestora.

Scopul invenției este obținerea unor gaze purificate, care pot fi evacuate în atmosferă, utilizînd produsele reziduale ale instalațiilor de cazane sau de la cuptoarele de ciment, pe care le transformă în timpul procesului de spălare în/produse utilizabile sau inofensive.

Problema pe care o rezolvă invenția con103174 stă în asocierea optimă a fazelor și parametrilor procesului de spălare și purificare.

Procedeul conform invenției înlătură dezavantajele menționate mai sus, prin aceea că se prepară o soluție bazică cu un pH mai mare de 7, introducînd cenușa sau pulberea de ciment ca material rezidual în stare uscată sau soluțiile lor într-un rezervor de tratare, care sînt ulterior amestecate cu apă, obținîndu-se o soluție sub formă de nămol diluat, care conține apă pînă la 95% și are un pH mai mare de 7, datorită amestecării cu apa a solidelor ce constau din carbonați sau oxizi ai metalelor alcaline sau alcalino-pămîntoase conținute de ele, gazele de evacuare răcite sînt trecute prin soluția bazică obținută, deteiminînd reacția poluanților conținuți de aceste gaze cu apa, producînd acizi care, la rîndul lor, reacționează cu oxizii, hidroxizii sau carbonați! metalelor alcaline sau alcalino-pămîntoase din soluția inițială, rezultă o soluție a unei sau mai multor săruri ale acestor metale conținînd îndeosebi compuși de cationi, cum ar fi, calciu, magneziu, potasiu și sodiu și, în special, anioni, cum ar fi, de carbonat, sulfat, sulfit, nitrat, nitrit și halogen, împreună cu un precipitat al uneia sau mai multor săruri insolubile ale metalelor alcaline sau alcalino-pămîntoase, se recuperează precipitatul, se evaporă soluția fără precipitat, se recuperează sub formă solidă orice sare solubilă de metal alcalin sau alcalino-pămîntos prezentă în. soluția evaporată, eliminîndu-se în final gazele tratate și purificate.

Se dau în continuare două exemple de realizare a invenției, în legătură cu fig.

1...3, care reprezintă:

- fig.l, -reprezentare schematică a unui aparat pentru punerea în practică a invenției;

- fig.2, diagramă ilustrînd eficiența îndepărtării oxizilor de. potasiu și sulf din praful de cuptor în cursul reacției cu oxizii din gazele de evacuare, conform cu prezenta invenție; ‘

- fig.3, schemă tehnologică, arătînd mo- dul de funcționare a aparatului arătat în fig· 1 ·

Descrierea detaliată a aparatului utilizat și a procedeului în variante preferate.

Referitor la fig. 1 și 3, un nămol compus din materialul de neutralizare (praf de ciment sau cenușă) și apă, care părăsesc prin conducta 1 un rezervor de amestecare a cenușii cu apa 2, este pompat prin conducte 3 într-un rezervor de tratare 4, împreună cu apă adițională, prin intrarea 5, de la o sursă corespunzătoare (neprezentată în figuri) de producere a unui nămol diluat 6. Cenușa este adusă de la o sursă, cum ar fi, o instalație de generare încălzită cu biomasă sau un incinerator încălzit cu un deșeu. La o instalație de ciment, praful de ciment este prezent ca un deșeu. Gazele de evacuare de la un cuptor de ciment, incinerator sau cazan (neprezentate în figuri) conținînd unul sau mai mulți oxizi de sulf, azot, carbon și/sau compuși de halogeni și oxizii lor, intră în schimbătorul de căldură 7 prin intrarea 8, de unde ies ca gaze de evacuare răcite. Gazele de evacuare răcite conțin o umiditate care este colectată în schimbătorul de. căldură 7 și este trimisă în rezervorul de tratare 4, prin conducta 9. Gazele de evacuare ajung apoi la compresorul 10 prin conducta 11 și sînt transportate, prin conducta 12, la conductele de distribuție 13 din fundul rezervorului de tratare 4. Pentru a preveni depunerea corpurilor solide pe fundul rezervorului de tratare 4, nămolul poate fi agitat sau recirculat prin dispozitive adecvate, de exemplu prin pompa de recirculare 14.

Gazul de evacuare vine în contact cu . materialul de neutralizare prin barbotare prin nămolul 6 de cenușă sau praf de ciment și apă, ieșind apoi prin partea de sus a rezervorului ca gaz de evacuare spălat 15. Nămolul 6, ca un amestec de corpuri solide tratate, apă și materiale dizolvate, este pompat de pompa 16 prin conducta 17 la rezervorul de sedimentare 18, unde corpurile solide depuse 19 sînt pompate afară de pompa 20, iar apa 21 încărcată cu săruri dizolvate este pompată la schimbătorul de căldură 7, pentru a asigura răcirea gazelor de evacuare alimentare. Apa din soluția de sare 21 este evaporată, dînd vapori care, prin conducta 22, sînt evacuați în atmosferă sau apa este evaporată și apoi este condensată, dînd un lichid pentru a recupera căldura latentă în vederea reutilizării. Sărurile din soluția de sare 21 sînt concentrate și/sau precipitate și colectate de la schimbătorul de căldură prin conducta 23. Componenții cationici ai sărurilor colectate sînt, în principiu, calciul, potasiul, magneziul și sodiul. Componenții anionici ai sărurilor sînt în principiu, sulfatul, carbonatul și azotatul. Compoziția reală a sărurilor va depinde de compoziția inițială a cenușii supuse tratamentului și de compoziția gazelor de evacuare.

Funcționarea noului sistem pentru efectuarea prezentei invenții va reieși mai clar din examinarea schemei tehnologice din fig.3, unde componenții sînt prezentați în formă de diagramă, oarecum cu mai multe detalii.

Apa distilată care se utilizează în sistem este stocată într-un rezervor pentru depozitarea apei distilate 24, din care poate fi pompată, după necesități, în alte puncte, prin pompele 25 și poate fi scursă la nevoie în canalul de scurgere 26. Apa distilată de la schimbătorul de căldură 7 este alimentată în- rezervorul 24, prin conducta 23. Soluția de sare 21 de la rezervorul de sedimentare 18 este pompată cu ajutorul pompei 27 prin conducta 28 la schimbătorul de căldură 7 și prin conducta 29 la serpentinele 30, așa cum se vede în partea de sus din dreapta a desenului din fig.3. Acolo soluția este concentrată, vaporii fiind evacuați în atmosferă sau alimentați prin conducta 22 în rezervorul pentru depozitarea apei distilate 24. Corpurile solide de pe fundul rezervorului de sedimentare 18 pot fi recirculate prin pompa 20 și alimentate în rezervorul de diluție 31, unde sînt diluate cu apă din rezervorul 24 și agitate cu agitatorul 32, și apoi îndepărtate cu ajutorul pompei 33 într-un al doilea rezervor de sedimentare 34, de unde corpurile so lide depuse 35 sînt pompate prin pompa 36. în cazul utilizării invenției la o instalație de ciment, aceste corpuri solide sedimentare pot. fi utilizate ca materie primă de alimentat în cuptor; în cazul unei instalații de cazane unde cenușa a fost utilizată ca agent de neutralizare, corpurile solide, care acum sînt inofensive, sînt trimise la dispozitivele de îndepărtare a deșeurilor.

în această fază, rezervorul 34 conține, de asemenea, soluția 37 care este pompată cu ajutorul pompei 38 într-un rezervor primar de amestecare 2 (neprezentat în fig.l), unde este adăugată la praful de ciment sau cenușă, împreună cu apa, pentru a da un nămol cu consistența dorită, care apoi este pompat cu ajutorul pompei 39 în rezervorul de tratament 4, spre a reacționa cu fluxul de gaze de evacuare care intră prin conducta 12 și ies apoi, după neutralizare, prin conducta 15 la coș. După cum s-a descris anterior, nămolul și solidele precipitate sînt menținute continuu în agitație în rezervorul 4, prin recirculare cu ajutorul pompelor 14. După cum se poate vedea din. schemă. Se poate adăuga apă suplimentară la nămol în rezervorul 4 de la sursa 5, precum și de la alte părți ale sistemului, prin conductele arătate. Curentul de gaze de evacuare este barbotat prin nămol prin orificiile 13, pentru a reacționa cu soluția acidă produsă prin amestecarea prafului, de ciment sau a cenușii cu apă.

în cazul cenușii provenite de la sistemele care ard biomasa, cenușa poate conține cărbune nears care, în unele situații, va pluti în apă. Procesul ilustrat poate fi modificat, dacă se dorește, pentru a permite îndepărtarea cărbunelui. Apa, avînd cărbune nears 21, este pompată de la suprafața rezervorului de sedimentare spre a fi filtrată sau tratată în alt fel, pentru a îndepărta cărbunele, și acesta este apoi retumat în proces. Dacă este necesar, soluția conținînd săruri dizolvate de metale alcaline sau alcalino-pămîntoase poate fi îndepărtată prin conducte (nereprezentate), pentru a fi filtrată sau eliberată în alt mod de materialele în formă de macroparticule, cu ajutorul unui dispozitiv special de îndepărtare a ma103174 croparticulelor. Soluția este apoi trimisă la schimbătorul de căldură 7.

Schimbătorul de căldură 7 este o unitate cu un dublu scop, de schimb de căldură și cristalizare, de un tip cunoscut, care va extrage căldură de la gazele de evacuare și va utiliza această căldură, inclusiv căldura latentă provenită de la condensarea umidității din gazele de evacuare pentru a evapora apa.

Aparatul. întregul sistem este executat din piese bine, cunoscute, combinate prin metode standard. De pildă, în mod tipic, rezervorul de tratare poate să aibă un volum de 3.800.000 1 și este prevăzut cu dispozitive de distribuire a gazelor și de agitare; rezervorul de sedimentare poate să aibă un volum de 380 mii de litri, ambele fiind construite din oțel inoxidabil sau alte materiale corespunzătoare, cum este cauciucul, care pot suporta soluții puternic alcaline sau acide. Celelalte piese componente sînt, de asemenea, convenționale, inclusiv pompele necesare, motoarele și conductele de transport al materialului dintr-un loc în celălalt din cadrul sistemului și un schimbător de căldură convenabil.

Principiul de funcționare. Principiul de .funcționare de bază constă din recombinarea și reacția a două deșeuri produse în timpul arderii, pentru a asigura o neutralizare mutuală a deșeurilor. Un curent de deșeuri conține gazele și oxizii gazoși care produc soluții acide în apă, iar celălalt conține materialul în formă de macroparticule, anume cenușa de la o instalație care arde biomasă sau deșeuri industriale ori municipale sau praf de ciment de la un cuptor de ciment, care produce soluții alcaline în apă.

După o dizolvare parțială în apă, cele două deșeuri reacționează pentru a se neutraliza unul pe celălalt. în cazul cenușii, procesul asigură reacția sau îndepărtarea componenților caustici, făcînd astfel ca ceea ce rămîne să fie corpuri solide neutre corespunzătoare pentru depozitare ca deșeuri nepericuloase. în același timp, gazele de evacuare trecînd prin nămol în rezervorul de tratare sînt purificate de o parte semnificativă a compușilor halogenilor și de oxizii de sulf, azot și halogeni, prin formare de săruri ale acestor componenți.

în cazul prafului de ciment de la cuptoarele de ciment, care conține în exces potasiu și/sau sodiu și sulfat, procesul asigură dizolvarea unei proporții semnificative din corpurile solide nedizolvate rămase, care includ săruri de calciu și magneziu. Corpurile solide rezultate devin astfel corespunzătoare, spre a fi utilizate drept materie primă în proces. Sulfatul de potasiu și celelalte săruri îndepărtate din unitatea de schimb de căldură + cristalizare pot fi utilizate ca îngrășămînt sau ca o sursă de materiale pentru extragerea de chimicale. In același timp, gazele de evacuare trecînd prin nămol în rezervorul de tratare sînt purificate de o parte semnificativă de oxizi de sulf și de azot, prin formare de sulfați și azotați.

Exemplul 1. Exemplu utilizînd cenușa ca material în macroparticule. Gazele de evacuare provenind, de exemplu, de la un cazan, poate fi alimentat prin conducta 8 la schimbătorul de căldură 7 la un debit de 6000 m³/min, cu ajutorul compresorului 10. Gazul de evacuare are o compoziție variabilă, dar poate conține aproximativ 10% apă, 15% bioxid de carbon, 65% azot, 10% oxigen și 500...1000 ppm oxizi de azot și

100.. . 1000 ppm bioxid de sulf. în schimbătorul de căldură 7, gazul de evacuare este răcit și apa este condensată, ducînd lâ o micșorare a volumului de curgere. Gazul de evacuare este apoi transportat de compresorul 10 prin conducta 11, ajungînd prin conducta 12 la conductele de distribuire 13 și este lăsat să acționeze cu nămolul 6, unde halogenii și oxizii de sulf, azot, carbon și halogenii reacționează.

Cenușa poate fi introdusă în rezervorul de tratare 4, de exemplu, la un debit de

8.. .12 t (7200...10800 kg) pe oră greutate în stare uscată. Se adaugă apă, pentru a produce un nămol diluat cu un conținut de apă de pînă la 95%. Conținutul de apă al nămolului este determinat de concentrația inițială a sărurilor de metale alcaline și alcalino-pămîntoase sau -de alte săruri de metale din cenușă și gradul dorit de îndepărtare a acestor săruri din reziduu.

După reacția cu gazul de evacuare, nămolul de cenușă tratată este pompat , la un debit de aproximativ 760 1/min la rezervorul de sedimentare 18. In acest rezervor corpurile solide se sedimentează formînd un nămol cu aproximativ 35% apă și 65% corpuri solide, sub o soluție de apă și săruri solubile dizolvate în cursul tratamentului. Soluția de apă este' pompată, prin ieșirea 21, la schimbătorul de căldură 7, la un debit de aproximativ 760 1/min, pentru a asigura răcirea gazului de evacuare și pentru a evapora apa din el, pentru a produce sărurile drept produse secundare. Eventualul cărbune care plutește poate fi îndepărtat, după cum s-a explicat anterior. Sărurile, ca produse secundare, îndepărtate prin conducta 23 rezultă cu un debit de aproximativ 5...20 t ((4500...18000 kg) pe zi. Sărurile ca produse secundare includ sulfat de potasiu, carbonat de calciu și alte săruri cu componenți cationici, incluzînd potasiu, calciu magneziu și sodiu, și componenți anionici, incluzînd carbonat, sulfat și azotat. O parte din azotat oxidează sulfitul la sulfat.

Exemplul 2. Exemplu utilizînd praf de ciment. Discuția care urmează este un exemplu de utilizare a procedeului într-o instalație de produs ciment prin procedeul umed, de mărime moderată.

Gazul de evacuare de la filtrul cu saci al cuptorului, alimentat prin conducta 8, este introdus în schimbătorul de căldură 7 cu un debit de 6000 m³/min, cu ajutorul compresorului 10. Gazul de evacuare are compoziția variabilă, dar conține aproximativ 29% apă, 25% bioxid de carbon, 36% azot, 10% oxigen și 400...600 ppm oxizi de azot și 200 ppm bioxid de sulf, în schimbătorul de căldură 7 gazul de evacuare este răcit și apa este condensată, rezultînd o descreștere de 35 ... 40% a volumului de curent. Gazul de evacuare este transportat prin compresorul 10, prin- ⁱ tr-o conductă 11, pentru a ajunge prin conducta 12 la conductele de distribuție 13, și este lăsat să reacționeze cu nămolul 6, unde majoritatea oxizilor de sulf și de azot sînt îndepărtați. La scară de laborator, experiențele au dat o îndepărtare de 99% a SO_? din curentul de gaz de evacuare.

Praful de la cuptor este introdus pentru tratament în rezervorul 4 cu un debit de

8.. .12. t/h greutate uscată. Se adaugă apă, pentru a produce un nămol diluat cu pînă la 95% apă în conținut. Conținutul de apă al nămolului este determinat de concentrația inițială în potasiu și sodiu în praful, rezidual și de concentrația dorită în materialul ce urmează a fi returnat în sistemul de alimentare a cuptorului. După reacția cu gazul de evacuare, nămolul este tratat, nămolul de praf tratat este pompat cu un debit de aproximativ 760 1/min în rezervorul de sedimentare 18. în acest rezervor, corpurile solide sedimentează pentru a forma un nămol cu aproximativ 35% apă și 65% corpuri solide într-o soluție de apă și săruri solubile dizolvate în cursul tratamentului. Nămolul este pompat cu ajutorul pompei 20 din rezervorul 18 și este combinat. cu materialul servind ca materie primă pentru o instalație de ciment, cu un debit de aproximativ 7,8. t corpuri solide pe oră. Soluția apoasă este pompată prin ieșirea 21 la schimbătorul de căldură 7 cu un debit de aproximativ 760 1/min, pentru a asigura răcirea pentru gazul de evacuare și pentru a evapora apa din soluție, producînd sărurile ca produs secundar. Sărurile produs secundar. îndepărtate prin conducta 23 sînt produse cu un debit de aproximativ

8.. .12 t/zi. Sărurile produs secundar conțin sulfat de potasiu, carbonat de calciu și alte săruri ai căror componenți cationici includ potasiu, calciu, magneziu și sodiu, componenții anionici incluzînd carbonatul, sulfatul și azotatul. O parte din azotat oxidează sulfitul la sulfat.

Cu referiri la fig.2, rezultatele a două experiențe (KD-18 și KD-20) sînt reprezentate și arată că extracția sărurilor de metale alcaline și alcalino-pămîntoase din praf furnizează un produs indicat ca materie pri- i

mă pentru cuptorul de ciment. Aceasta înseamnă că nivelul sărurilor de potasiu scade de la aproximativ 3% la mai puțin de 1...2%, iar nivelul de sulfat scade de la aproximativ 6% la 3% sau chiar mai jos. 5 Trebuie menționat că, în exemplele ilustrate în fig.2, o șarjă completă de praf a fost încărcată în rezervorul de tratare și apoi a început introducerea gazului. Aceasta explică pantele curbei în cursul 10 zilelor A pînă la M. Reducerea concentrației de potasiu, sodiu și sulfat în praf, de la materialul inițial netratat la materialul tratat final este mai mare de 50%. Probele A-M se referă la zile succesive în decursul cărora probele au fost luate într-un

Impactul prafului tratat asupra c proces de tratare continuă.

Impactul adăugării de praf tratat asupra compoziției materiei prime alimentate este arătat în tabelul care urmează și prezintă procentajele fiecărui oxid în materia primă alimentată în mod normal, atît pentru producția de ciment de tip I, cît și pentru cea de tip II. Valorile conținute în coloanele intitulate Praf 100 TPD adăugat în materialul alimentat și Praf 200 TPD adăugat în materialul alimentat arată categoric impactul ușor asupra compoziției materialului alimentat rezultat din adăugarea a 100 t/zi respectiv a 200 t/zi de praf tratat la materia primă alimentată în mod abișnuit.

J iției materialului alimentat în cuptor

Tipul I	Material alimentat normal	Praf 100 TPD adăugat la materialul alimentat	Praf 200 TPD adăugat la materialul alimentat.	Observații
1	2	3	4	5
SiO,	12,99	12,99	12,99	TPD=t/zi
A1₂O₃	3,57	3,59	3,61	Sulfat exprimat
Fe,O₃	1,45	1,53	1,61	SO₃
CaO	43,49	43,62	43,75
MgO	2,83	2,81	2,78
so₃	0,18	0,23	0,28
K₂O	0,93	0,94	0,96
Pierdere	35,83	35,45.	35,07
Raportul Si	2,58	2,54	2,49
Al/Fe	2,46	2,35	3,24
Tipul II SiO,	13,24	13,23	13,22
A1,O₃	3,33	3,35	3,38
Fe,O₃	1,77	2,03	2,09
CaO	43,09	43,23	43,38 ·
MgO	2,66	2,64	2,62
so₃	0,19	0,24	0,29
K₂O	0,68	0,70	0,72
Pierderi	35,20	34,85	34,49
Raport Si	2,49	2,46	2,42
Al/Fe	1,69	1,65	1,62

Aceste rezultate demonstrează că că K₂O și SO₃ neîndepărtat nu modifică schimbarea majoră în compoziția prafului semnificativ compoziția materiei prime de cuptor este îndepărtarea SO₃ și K₂O și alimentate.

Conform invenției, praful de ciment de la un cuptor de ciment și cenușa de la instalațiile de cazane, la care oxizii, hidroi xizii și/sau carbonații constituie o proporție semnificativă din cenușă, se pot utiliza într-un proces pentru spălarea gazelor de evacuare în locul materialelor obișnuite mai sus amintite, valorificînd astfel un produs altfel rezidual ca un înlocuitor al unor materiale costisitoare care trebuie cumpărate.

Alte deșeuri se pot utiliza, de asemenea, în acest scop. Sînt indicate deșeuri industriale ori municipale, cenușa de la incineratoare. sau produse secundare, care conțin săruri de potasiu sau sodiu sau alte ' săruri solubile care, dacă sînt dizolvate în apă, produc o- soluție bazică (cu pH ridicat) și dacă sînt recuperate din deșeu sau produse secundare dau un avantaj economic.

In descrierea care urmează și în revendicări, cenușa provenită de la material de biomasă prin ardere și deșeuri industriale sau municipale sau alte produse secundare utilizabile în procesul descris aici și revendicat sînt denumite în mod colectiv prin termenul' de cenușă. Praful de ciment și cenușa indicată în acest scop se vor denumi în cele ce urmează prin termenul colectiv de material de neutralizare.

Din păcate, partea insolubilă a cenușii reacționate trebuie și ea depozitată ca un deșeu, de exemplu, la majoritatea utilizărilor pentru cazane, ea nu va putea fi utilizată în alt scop. însă deșeul nu va mai fi un material caustic și va putea fi depozitat, în majoritatea cazurilor, ca o umplutură comună inofensivă sau pentru unele terenuri va putea fi utilizat ca un material de acoperire. în unele cazuri, cînd compoziția reziduului și cheltuielile de transport o permit, ea va putea fi folosită ca materie primă brută pentru cuptoarele de ciment. în alte situații, partea insolubilă a materialului de spălare poate fi utilizată, așa cum se face acum, pentru producerea de sulfat de calciu sau gips sau ca o umplutură minerală.

în cazurile cînd dispozitivul pentru producerea de cenușă nu are el însuși o instalație de cazane producînd gaze evacuate cu un înalt conținut de sulf ce tfebuie spălat, cenușa poate fi transportată la late instalații de cazane care prezintă o asemenea problemă sau la instalații la care utilizarea unui combustibil cu un conținut ridicat de sulf constituie un avantaj economic. în afară de aceasta, întrucît cenușa provenită de la materialele de biomasă conțin în general săruri de. potasiu și de alte materiale alcaline și alcalino-pămîntoase recuperabile prin utilizarea căldurii gazelor de evacuare sau de altă căldură reziduală, sărurile rezultate de metale alcaline și alcalinopămîntoase pot reprezenta un produs secundar valoros al procesului.

în conformitate cu invenția, se descrie un procedeu de spălare a curentului de gaze de evacuare de la o instalație de cazane sau un cuptor de ciment conținînd poluanți, incluzînd unul sau mai mulți oxizi, acizi de sulf, azot și carbon și compuși ai unui halogen, prin reacția lor cu un material de neutralizare, caracterizată prin aceea că materialul de neutralizare conține un material în forma de macroparticule sau soluții ale acestora conținînd drept parte solidă una sau mai multe săruri de metale alcalino și alcalinopămîntoase care, prin amestecare cu apa, produc o soluție bazică (cu ρΉ. mai mare decît 7) și caracterizată apoi prin aceea că se amestecă materialul în formă de macroparticule sau o soluție a acestuia cu apa, ' * pentru a produce numita soluție bazică, împreună cu eventualii componenți insolubili conținuți în numitul material în formă de macroparticule și prin contactarea curentului de gaze de evacuare cu acesta soluție bazică, determinînd astfel reacția poluanților conținuți în eâ cu apa din ea pentru a produce acizi și apoi cauzînd ca aceștia din urmă să reacționeze cu eventuali oxizi, hidroxizi și carbonați de metale alcaline și alcalino-pămîntoase, din ea, derivați de la numitul material în macroparticule sau soluție a acestuia, spre a produce o soluție de sare de una sau mai multe săruri de metale alcaline și alcalino-pămîntoase con103174 ținînd, în principal, componenții cationici de metal alcalino-pămîntos calciu și magneziu și componenți de metal alcalin, anume, compuși de potasiu și sodiu și componenți anionici de sare, și anume, carbonat, sulfat, sulfit, azotat și azotit și compuși ai halogenilor, împreună cu un precipitat de săruri de metale alcaline și alcaiiiio-pămîntoase cu eventualii componenți insolubili ai materialului din macroparticule sau ai soluției acestuia și, în final, determinînd curentul de gaze de evacuare, după contactarea cu numita soluție bazică, să iasă în atmosferă ca un gaz de evacuare spălat.

în variantele preferate, materialul de neutralizare conține un deșeu anume, praf de ciment de la un cuptor de ciment sau cenușă; curentul de gaze de evacuare este contactat cu materialul de neutralizare prin trecerea lui prin soluția bazică. Procedeu] include: treapta de separare a soluției de sare a sărurilor de metale alcaline și alcalino-pămîntoase de numitul precipitat și componenții insolubili, treapta de transfer al numitei soluții de sare cu precipitat și componenții insolubili la un sistem de separare, unde numita soluție de sare este separată de precipitat și componenții insolubili, treapta de trecere a soluției de sare separată printr-un schimbător de căldură, unde ea extrage căldură de la curentul de gaze de evacuare înainte ca acesta din urmă să fie contactat cu numita soluție bazică; curentul de gaze de evacuare este uscat prin răcire înainte de treapta de contactare; soluția de sare este utilizată atît pentru răcirea, cît și pentru uscarea curentului de gaze de evacuare, iar căldura de la curentul de gaze de evacuare este utilizată pentru a îndepărta apa din soluția de sare separată.

Intr-o variantă care este cea mai preferată, căldura pentru îndepărtarea apei din soluția separată de sare este provenită în parte de la unul sau mai multe din gazele de evacuare fierbinți din numitul curent, căldura latentă de evaporare a eventualei umezeli conținute în curentul de gaze de evacuare, reacția de hidratare dintre mate rialul de neutralizare și apă și de la comprimarea gazului înainte de treapta de contactare.

Invenția prezintă avantajul unui proces eficient și economic de purificare a gazelor de evacuare de la instalațiile de cazane sau cuptoarele de ciment și al utilizării produselor reziduale ale acestor instalații, produse pe care le transformă în timpul procesu10 lui de spălare în produse utilizabile sau inofensive.

Claims

15 1. Procedeu de spălare a aburului fierbinte cu gaze de evacuare dintr-o instalație de cazane sau un cuptor de ciment, carac' terizat prin aceea că, în scopul obținerii unor gaze purificate, care pot fi evacuate în 20 atmosferă, folosind produsul rezidual din instalațiile și cuptoarele respective, care sînt transformate în timpul procesului de curățire în produse utilizabile sau inofensive, gazele de evacuare conținînd poluanți, ce 25 cuprind unul sau mai muiți oxizi de sulf și compuși de azot, carbon și halogen, se prepară o soluție bazică cu un pH mai mare de 7, introducînd cenușa sau pulberea de ciment ca material rezidual în stare 30 uscată sau soluțiile lor într-un rezervor de tratare, care sînt ulterior amestecate cu apă, obținîndu-se o soluție sub formă de nămol diluat care conține apă pînă la 95% și are un pH mai mare de 7, datorită amestecării 35 cu apa a solidelor ce constau din carbonați sau oxizi ai metalelor alcaline sau alcalinopămîntoase conținute de ele, gazele de evacuare răcite sînt trecute prin soluția bazică obținută, determinînd reacția polu40 anților. conținuți de aceste gaze cu apa, producînd acizi care, la rîndul lor, reacționează cu oxizii, hidroxizii sau carbonații metalelor alcaline sau alcalino-pămîntoase din soluția inițială, rezultă o soluție a 45 uneia sau mai multor săruri ale acestor metale conținînd, îndeosebi, compuși de catiohi, cum ar fi, calciu, magneziu, potasiu și sodiu și, în special, anioni, cum ar fi, de carbonat, sulfat, sulfit, nitrat, nitrit și 50 halogen, împreună cu un precipitat al uneia

17 18 sau mai multor săruri insolubile ale metalelor alcaline sau alcalino-pămîntoase, se recuperează precipitatul, se evaporă soluția fără precipitat, se recuperează sub formă solidă orice sare solubilă de metal alcalin sau alcalino-pămîntos prezentă în soluția evaporată, eliminîndu-se în final gazele tratate și purificate.

2. Procedeu de spălare a gazelor de evacuare dintr-o instalație de cazane sau un cuptor de ciment, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că gazul de evacuare menționat este răcit și deshidratat prin trecerea sa printr-un schimbător de căldură, pentru a elimina și recupera căldura din acesta, utilizînd căldura recuperată colectată în timpul răcirii fluxului de gaz de evacuare, pentru a evapora soluția liberă de precipitatul menționat.

3. Procedeu, conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că temperatura

5 gazului de evacuare înaintea răcirii depășește punctul de condensare al acestuia.

4. Procedeu, conform revendicărilor

1.. .3, caracterizat prin aceea că gazul de evacuare menționat provine de la o insta-

10 lație de cazane, iar nămolul conține cenușă de la instalația de cazane menționată.

5. Procedeu, conform revendicărilor

1.. .4, caracterizat prin aceea că gazele de evacuare menționate provin de la un cuptor

15 de ciment, iar nămolul menționat conține praf de ciment din cuptorul respectiv.