RU2147919C1

RU2147919C1 - Method of separating gaseous impurities from hot process gases

Info

Publication number: RU2147919C1
Application number: RU97111848A
Authority: RU
Inventors: Охман Стефан; Брингфорс Нильс
Original assignee: АББ Флэкт АБ
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1995-11-24
Publication date: 2000-04-27
Also published as: EP0804273A1; SK66197A3; ZA959876B; RO115421B1; SE9404105D0; PL320426A1; EE9700215A; JPH10509914A; MD1020C2; HUT77637A; AU692014B2; SI9520141A; FI972233A; SE504440C2; FI972233A0; JP3640674B2; CN1080137C; HU220402B; EE04049B1; CN1167450A

Abstract

FIELD: gas treatment. SUBSTANCE: hot process gases are passed through contact reactor wherein they come into contact with particles of absorption substance chemically reactive to gaseous impurities, which results in conversion of the latter into dust separated when process gases are further passed through dust separator. Predominate part of dust separated in dust separator moves to mixer wherein dust is agitated and moistened to form recycling absorption substance added to process gases together with fresh absorption substance. Dust is retained in mixer so long and recycles such number of times that total residence time for wet quicklime in mixer is large enough to basically complete interaction of quicklime with water fed into mixer and to form lime. EFFECT: avoided utilization of separate liming installation. 5 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Настоящее изобретение относится к способу отделения газообразных загрязнений, таких как диоксид серы, от горячих процессных газов, таких как дымовые (топливные) газы, в котором процессные газы проходят через реактор контактирования, в котором абсорбирующее вещество в виде частиц, химически реагирующее с газообразными загрязнениями, вводится во влажном состоянии в процессные газы для превращения газообразных загрязнений в отделяемую пыль, после чего процессные газы проходят через сепаратор пыли, в котором пыль отделяется от процессных газов, и из которого очищенные процессные газы удаляются, причем часть пыли, отделенная в сепараторе пыли, проходит к смесителю, в котором она перемешивается и снабжается водой настолько, чтобы быть влажной, после чего она рециркулирует как абсорбирующее вещество посредством введения в процессные газы вместе с добавлением свежего абсорбента. The present invention relates to a method for separating gaseous contaminants, such as sulfur dioxide, from hot process gases, such as flue (fuel) gases, in which process gases pass through a contacting reactor, in which an particulate absorbent substance chemically reacts with gaseous contaminants, is introduced into the process gases in a wet state to convert gaseous contaminants into separated dust, after which the process gases pass through a dust separator in which the dust is separated from the process gas, and from which the purified process gases are removed, and part of the dust separated in the dust separator passes to the mixer, in which it is mixed and supplied with water so that it is moist, after which it is recycled as an absorbent substance by being introduced into the process gases together with adding fresh absorbent.

Вышеописанный способ для отделения газообразных загрязнений от горячих процессных газов известен, например, из SE 8504675-3 и SE 8904106-5. В соответствии с этими двумя документами в качестве свежего абсорбента используют вещество, предпочтительно сделанное из гашеной извести (гидроксида кальция), в виде частиц. Этот абсорбент смешивается с пылью, которая была отделена от процессных газов в сепараторе пыли, после чего смесь питается водой для введения во влажном состоянии в дымовые газы и реакторе контактирования. Гашеная известь является сравнительно дорогой, и поэтому были проведены различные эксперименты для использования вместо нее негашеной извести (оксида кальция), которая является значительно менее дорогой. В этих экспериментах должна использоваться установка, в которой негашеная известь сначала гасится, т. е. оксид кальция приводится во взаимодействие с водой для образования гидрооксида кальция перед введением в процесс очистки. Такая установка для гашения извести является дорогой, что означает, что предполагаемая прибыль от замены гашеной извести на негашеную отсутствует. The above-described method for separating gaseous contaminants from hot process gases is known, for example, from SE 8504675-3 and SE 8904106-5. In accordance with these two documents, a substance, preferably made of slaked lime (calcium hydroxide), in the form of particles is used as a fresh absorbent. This absorbent is mixed with dust that has been separated from the process gases in the dust separator, after which the mixture is fed with water to be introduced into the flue gases and the contacting reactor when wet. Slaked lime is relatively expensive, and therefore various experiments have been conducted to use quicklime (calcium oxide) instead, which is significantly less expensive. In these experiments, a facility should be used in which quicklime is first extinguished, i.e., calcium oxide is reacted with water to form calcium hydroxide before being introduced into the cleaning process. Such a lime slaking plant is expensive, which means that there is no anticipated profit from replacing slaked lime with quicklime.

Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ отделения газообразных загрязнений, таких как диоксид серы, из дымовых газов, в котором процессные газы проходят через реактор контактирования, где абсорбирующее вещество в виде частиц, которые химически реагируют с газообразными загрязнениями, вводят во влажном состоянии в процессные газы для превращения последних в отделяемую пыль, затем процессные газы проходят через сепаратор пыли, где пыль отделяют от процессных газов и из которого выгружают очищенные процессные газы, часть пыли, отделенной в сепараторе, проходит к смесителю, в котором ее перемешивают и увлажняют, после чего она рециркулирует как абсорбирующее вещество путем введения в процессные газы вместе с добавлением свежего абсорбента (Патент SE 458095, кл. B 01 D 53/34, 1989). The closest analogue of the claimed method is a method for separating gaseous contaminants, such as sulfur dioxide, from flue gases, in which process gases pass through a contacting reactor, where an absorbing substance in the form of particles that chemically react with gaseous contaminants is introduced into the process gases in a wet state to turn the latter into detachable dust, then the process gases pass through a dust separator, where the dust is separated from the process gases and from which the purified process gases are discharged, part of the dust separated in the separator passes to the mixer, in which it is mixed and moistened, after which it is recycled as an absorbent substance by introduction into the process gases with the addition of fresh absorbent material (Patent SE 458095, class B 01 D 53/34, 1989 )

Недостатком известного способа является необходимость складирования негашеной извести, а также остаточных загрязнений в бункерах. Эти бункеры являются достаточно дорогими и требуют дополнительного места для их размещения. The disadvantage of this method is the need for storage of quicklime, as well as residual contamination in the bins. These bins are quite expensive and require additional space for their placement.

Задачей настоящего изобретения является создание способа отделения газообразных загрязнений из горячих процессных газов, в котором негашеную известь заменяют на гашеную известь в непрерывном процессе без необходимости использования дорогой отдельной установки для гашения извести или дорогих установок, таких как бункеры для складирования негашеной извести. An object of the present invention is to provide a method for separating gaseous contaminants from hot process gases, in which quicklime is replaced with slaked lime in a continuous process without the need for an expensive separate lime slaking plant or expensive plants such as quicklime storage bins.

Технический результат достигается созданием способа отделения газообразных загрязнений, таких как диоксид серы, из горячих процессных газов, таких как дымовые газы, в котором процессные газы проходят через реактор контактирования, где абсорбирующее вещество в виде частиц, которое химически реагирует с газообразными загрязнениями, вводят во влажном состоянии в процессные газы для превращения газообразных загрязнений в отделяемую пыль, после чего процессные газы проходят через сепаратор пыли, в котором пыль отделяют от процессных газов, и из которого выгружают очищенные процессные газы. Часть пыли, отделенной в сепараторе пыли, проходит к смесителю, в котором ее перемешивают и снабжают водой так, чтобы быть влажной, после чего она рециркулирует как абсорбирующее вещество путем введения в процессные газы вместе с добавлением свежего абсорбента, при этом в качестве свежего абсорбента добавляют негашеную известь, основную часть пыли, отделенную в сепараторе пыли, подают к смесителю и удаляют из смесителя в основном непрерывным потоком, причем пыль задерживается в смесителе настолько долго и рециркулирует столько раз, что общее время нахождения негашеной извести в смесителе во влажном состоянии достаточно велико для того, чтобы негашеная известь имела время в основном завершить взаимодействие с водой, поданной к смесителю, и образовать гашеную известь. The technical result is achieved by creating a method for separating gaseous contaminants, such as sulfur dioxide, from hot process gases, such as flue gases, in which process gases pass through a contacting reactor, where an absorbing substance in the form of particles, which chemically reacts with gaseous contaminants, is introduced in wet state into process gases for the conversion of gaseous contaminants into separated dust, after which the process gases pass through a dust separator in which the dust is separated from the process gases And from which the cleaned process gases are discharged. Part of the dust separated in the dust separator passes to the mixer, in which it is mixed and supplied with water so as to be wet, after which it is recycled as an absorbent substance by being introduced into the process gases with the addition of a fresh absorbent, while adding as a fresh absorbent quicklime, the main part of the dust separated in the dust separator, is fed to the mixer and removed from the mixer mainly in a continuous stream, and the dust is delayed in the mixer for so long and recycles so many times that The present residence time of burnt lime in the mixer in a wet state is large enough to unslaked lime had time to substantially complete reaction with the water supplied to the mixer and form slaked lime.

Негашеную известь подают предпочтительно к смесителю, но она может также добавляться к той части пыли, отделенной в сепараторе пыли, которая подается к смесителю. Альтернативно, негашеная известь может вводиться непосредственно в дымовые газы в реакторе контактирования. Quicklime is preferably supplied to the mixer, but it can also be added to that part of the dust separated in the dust separator that is supplied to the mixer. Alternatively, quicklime can be introduced directly into the flue gases in the contacting reactor.

Воздушный поток соответствующим образом подводят к смесителю для того, чтобы флюидизировать (разбавить) пыль, находящуюся там. The air flow is suitably brought to the mixer in order to fluidize (dilute) the dust therein.

Изобретение далее будет более детально раскрыто со ссылкой на сопровождающий чертеж, на котором схематично показана установка для очистки дымовых газов из сжигающей уголь центральной тепловой установки, причем установка для очистки снабжается оборудованием для выполнения способа согласно настоящему изобретению. The invention will be further described in more detail with reference to the accompanying drawing, which schematically shows a plant for purifying flue gases from a coal-burning central heating plant, wherein the purification plant is equipped with equipment for performing the method according to the present invention.

Чертеж схематично изображает установку для очистки дымовых газов из сжигающей уголь центральной тепловой установки 1, указанные дымовые газы содержат пыль, такую как летучая зола, и газообразные загрязнения, такие как диоксид серы. Устройство 2 предварительного подогрева предназначено для передачи тепла от горячих дымовых газов к сгорающему воздуху, который через канал 2a подается к центральной тепловой установке 1 посредством вентилятора 3. The drawing schematically depicts an installation for cleaning flue gases from a coal-burning central heating unit 1, these flue gases contain dust, such as fly ash, and gaseous contaminants, such as sulfur dioxide. The preheating device 2 is designed to transfer heat from the hot flue gas to the combustion air, which through the channel 2a is supplied to the central heating unit 1 through the fan 3.

Горячие дымовые газы подаются через канал 4 к сепаратору 5 пыли, которым в показанном воплощении является электростатический осадитель, имеющий три последовательных осадительных блока, через которые дымовые газы проходят для очистки. Дымовые газы, очищенные таким образом, через канал 6 проходят к вентилятору 7 дымового газа, который через канал 8 подает их в дымовую трубу 9 для выпуска в атмосферу. Сепаратором пыли может также быть мешочный фильтр. Hot flue gases are supplied through a channel 4 to a dust separator 5, which in the shown embodiment is an electrostatic precipitator having three successive precipitation units through which the flue gases pass for cleaning. The flue gas thus purified through channel 6 passes to the flue gas fan 7, which through channel 8 feeds them into the chimney 9 for discharge into the atmosphere. The dust separator may also be a bag filter.

Канал 4 содержит вертикальный участок, который образует реактор 10 контактирования. Смеситель 11 связан с реактором 10 контактирования в нижней его части. Смеситель 11 вводит абсорбирующее вещество в виде частиц, которое взаимодействует с газообразными загрязнениями в дымовых газах во влажном состоянии в дымовых газах в нижней части реактора 10 контактирования. Это абсорбирующее вещество превращает газообразные загрязнения в пыль, которая отделяется в осадителе 5. Channel 4 contains a vertical section, which forms a contacting reactor 10. The mixer 11 is connected to the contacting reactor 10 in its lower part. The mixer 11 introduces a particulate absorbent which interacts with gaseous contaminants in the flue gases in the wet state in the flue gases at the bottom of the contacting reactor 10. This absorbent substance turns gaseous impurities into dust, which is separated in the precipitant 5.

Частицы пыли, отделенные в осадителе 5, собираются в бункерах 12 (приемных воронках) осаждающих блоков. Значительная часть собранных частиц пыли рециркулирует в системе способом, который подробно будет описан ниже. Остаток собранных частиц пыли удаляется способом, который не будет описан подробно, например посредством шнекового транспортера. Dust particles separated in the precipitator 5 are collected in the bins 12 (receiving funnels) of the precipitating blocks. A significant portion of the collected dust particles is recycled in the system in a manner that will be described in detail below. The remainder of the collected dust particles is removed in a manner that will not be described in detail, for example by means of a screw conveyor.

Смеситель 11 имеет такой тип, который описан в SE-9404104-3. Таким образом, смеситель 11 имеет, в сущности, форму камеры с двойным дном. Между двумя слоями дна, верхнее из которых содержит натянутую флюидизирующую ткань 13 из полиэфира, имеется камера 14, к которой воздух для флюидизации частиц абсорбирующего вещества в смесителе 11 проводится через воздухоподающий проводник 15. Вода подается к смесителю 11 через водоподающий проводник 16 и форсунки 17, которые находятся в верхней части смесителя. Вещество в виде частиц, которое должно быть смешано, подается к смесителю 11 через два отверстия 18 и 19 для впуска вещества у впускающего конца смесителя. Смеситель 11 также содержит механический смешивающий механизм 20, состоящий из двух взаимодействующих параллельных мешалок (из которых только одна показана на чертеже), каждая имеет горизонтальную ось и прикрепленные к ней множественные наклонные эллиптические пластины. Выходной конец смесителя 11 протянут до реактора 10 контактирования для того, чтобы непрерывно питать его через переток 21 хорошо перемешанным, влажным абсорбирующим веществом. The mixer 11 is of the type described in SE-9404104-3. Thus, the mixer 11 has, in essence, the shape of a chamber with a double bottom. Between the two layers of the bottom, the upper of which contains a stretched fluidizing fabric 13 made of polyester, there is a chamber 14 to which air for fluidization of the particles of absorbent material in the mixer 11 is conducted through the air supply conductor 15. Water is supplied to the mixer 11 through the water supply conductor 16 and nozzles 17, which are at the top of the mixer. The particulate matter to be mixed is supplied to the mixer 11 through two openings 18 and 19 for admitting a substance at the inlet end of the mixer. The mixer 11 also contains a mechanical mixing mechanism 20, consisting of two interacting parallel mixers (of which only one is shown in the drawing), each has a horizontal axis and multiple inclined elliptical plates attached to it. The output end of the mixer 11 is extended to the contacting reactor 10 in order to continuously feed it through the overflow 21 with a well-mixed, moist absorbent.

Часть частиц пыли, собранных в бункерах 12 блоков осаждения, которая должна быть рециркулирована в систему, подается к смесителю 11 через впускное отверстие 19. Негашеная известь (оксид кальция) в виде частиц подается к смесителю 11 через впускное отверстие 18 для перемешивания с частицами пыли, поданными через впускное отверстие 19. Смесь увлажняется водой, поданной через форсунки 17. Вода подается через форсунки 17 также для того, чтобы погасить негашеную известь, поданную к смесителю 11. Благодаря конструкции механического перемешивающего механизма 20 и флюидизации частиц вещества, поданных к смесителю 11, смеситель производит равномерно увлажненную гомогенную смесь частиц вещества, которые через переток 21 смесителя 11 непрерывно подаются к реактору 10 контактирования в качестве абсорбирующего вещества. Время нахождения частиц вещества в смесителе 11 составляет порядка 5 - 60 секунд, в особенности 10-20 секунд. Part of the dust particles collected in the hoppers 12 of the deposition units, which must be recycled to the system, is supplied to the mixer 11 through the inlet 19. Quicklime (calcium oxide) in the form of particles is fed to the mixer 11 through the inlet 18 for mixing with dust particles, fed through the inlet 19. The mixture is moistened with water supplied through the nozzles 17. Water is also supplied through the nozzles 17 in order to extinguish the quicklime supplied to the mixer 11. Due to the design of the mechanical mixing mechanism Ism 20 and fluidization of the particles of the substance supplied to the mixer 11, the mixer produces a uniformly moistened homogeneous mixture of particles of the substance, which through the overflow 21 of the mixer 11 are continuously supplied to the contacting reactor 10 as an absorbent substance. The residence time of the particles of the substance in the mixer 11 is of the order of 5-60 seconds, in particular 10-20 seconds.

Время нахождения частиц вещества в смесителе 11 (10-20 сек), как установлено выше, т. е. время, в течение которого частицы извести находятся во влажном состоянии, является недостаточным для негашеной извести для того, чтобы иметь время завершить взаимодействие с водой, добавленной для гашения и образования гашеной извести. Такая реакция является сравнительно медленной и занимает несколько минут. The residence time of the particles of the substance in the mixer 11 (10-20 seconds), as stated above, i.e., the time during which the lime particles are in a wet state, is insufficient for quicklime in order to have time to complete the interaction with water, added for slaking and forming slaked lime. This reaction is relatively slow and takes several minutes.

Изобретение будет теперь раскрываться более детально с помощью последующего теоретического примера. Пример устанавливает условия, преобладающие в точках A, B и C на чертеже, т.е. в канале 4 перед смесителем 11, в реакторе 10 после смесителя 11 у впускного отверстия осадителя 5 и у выпускного отверстия осадителя 5 соответственно (см. таблицу). The invention will now be disclosed in more detail using the following theoretical example. The example sets the conditions prevailing at points A, B and C in the drawing, i.e. in the channel 4 before the mixer 11, in the reactor 10 after the mixer 11 at the inlet of the precipitator 5 and at the outlet of the precipitator 5, respectively (see table).

Пыль в точке A является в основном летучей золой, в то время как пыль в точке B является летучей золой и абсорбирующим веществом. The dust at point A is mainly fly ash, while the dust at point B is fly ash and absorbent.

В точке D из 2,930 кг пыли, удаленной за час, 2,000 кг являются летучей золой. At point D, out of 2,930 kg of dust removed per hour, 2,000 kg are fly ash.

В этом примере частицы абсорбирующего вещества, включающие негашеную известь, которую надо погасить, циркулируют таким образом в среднем около 35 раз (1,0•103,933/2,930≈35) в системе перед выгрузкой (сливом) в точке D. Общее время нахождения абсорбирующего вещества в смесителе 11, таким образом, составляет 350- 700 сек, т.е. порядка 6-12 мин, что является достаточным для гашения негашеной извести. In this example, particles of an absorbent substance, including quicklime, which must be extinguished, circulate in this way on average about 35 times (1.0 • 103.933 / 2.930≈35) in the system before discharge (discharge) at point D. Total residence time of the absorbent substance in the mixer 11, thus, is 350 to 700 seconds, i.e. about 6-12 minutes, which is sufficient to extinguish quicklime.

Общее потребление воды в вышеуказанном примере - 3,366 л/час, из которых 152 л/час требуется для гашения извести. Когда потребляется это количество воды, содержание воды в абсорбирующем веществе, выгруженном из смесителя, составляет около 6%. Однако содержание воды может в соответствии с составом смеси подходящим образом изменяться в диапазоне 2-15%. The total water consumption in the above example is 3.366 l / h, of which 152 l / h is required for slaking lime. When this amount of water is consumed, the water content of the absorbent material discharged from the mixer is about 6%. However, the water content may suitably vary in the range of 2-15% in accordance with the composition of the mixture.

Если в вышеуказанном примере содержание летучей золы в дымовых газах в точке A равно нулю, т.е. выгрузка в D составляет 930 кг/час, количество циркуляций будет по аналогии с вышеустановленным около 110 (0,980•103,993/930≈110), что, в свою очередь, дает время пребывания 1100 - 2200 сек, т.е. порядка 18 - 37 мин. If in the above example the content of fly ash in the flue gas at point A is zero, i.e. unloading in D is 930 kg / h, the number of circulations will be, by analogy with the above, about 110 (0.980 • 103.993 / 930≈110), which, in turn, gives a residence time of 1100 - 2200 sec, i.e. about 18 - 37 minutes

Claims

1. A method for separating gaseous contaminants, such as sulfur dioxide, from hot process gases, such as flue gases, in which process gases pass through a contacting reactor (10), where an absorbent substance in the form of particles that chemically reacts with gaseous contaminants, injected into the process gases in a wet state to convert gaseous contaminants into separated dust, after which the process gases pass through a dust separator (5), in which the dust is separated from the process gases, and from which the purified process gases, part of the dust separated in the dust separator (5) passes to the mixer (11), in which it is mixed and supplied with water so as to be moist, after which it is recycled as an absorbing substance by introduction into the process gases with the addition of fresh absorbent, characterized in that quicklime is added as fresh absorbent, while the bulk of the dust separated in the dust separator (5) is fed to the mixer and removed from the mixer (11) in a substantially continuous flow, the dust being retained in the mixer it takes so long to recycle so many times that the total time that quicklime is in the mixer (11) in the wet state is large enough so that quicklime has time to basically complete the interaction with the water supplied to the mixer and form slaked lime.

2. The method according to p. 1, characterized in that quicklime is served to the mixer (11).

3. The method according to claim 1, characterized in that quicklime is added to that part of the dust separated in the dust separator (5), which is supplied to the mixer (11).

4. The method according to claim 1, characterized in that the quicklime is introduced directly into the flue gases in the contacting reactor.

5. The method according to one of claims 1 to 4, characterized in that an air stream is supplied to the mixer (11) in order to fluidize the dust therein.