RU2250129C2 - Способ очистки отходящих газов тепловых электрических станций от диоксида углерода - Google Patents
Способ очистки отходящих газов тепловых электрических станций от диоксида углерода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2250129C2 RU2250129C2 RU2003113481/15A RU2003113481A RU2250129C2 RU 2250129 C2 RU2250129 C2 RU 2250129C2 RU 2003113481/15 A RU2003113481/15 A RU 2003113481/15A RU 2003113481 A RU2003113481 A RU 2003113481A RU 2250129 C2 RU2250129 C2 RU 2250129C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alkaline solution
- ash
- heating
- carbon dioxide
- waste gasses
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химической очистки отработанных газов. Способ очистки отходящих газов тепловых электрических станций от диоксида углерода путем введения в газовый поток продуктов сжигания углеводородного топлива щелочного раствора, при этом щелочной раствор подают в диспергированном виде в восходящий поток отходящих газов, движущийся в турбулентном режиме по объему дымовой трубы тепловой электрической станции. В качестве щелочного раствора используют оборотную воду золоудаления тепловых электрических станций. Диспергированный щелочной раствор подают в основание дымовой трубы тепловой электрической станции. Перед использованием оборотной воды золоудаления повышают ее щелочность перемешиванием с золой с последующим разделением раствора и зольного остатка отстаиванием и фильтрацией, при этом щелочь экстрагируется из золы в воду. Изобретение позволяет повысить полноту и скорость взаимодействия компонентов за счет использования энергии самого очищаемого потока отходящих газов. 2 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области химической очистки отработанных газов. Основной областью его использования являются тепловые электрические станции, сжигающие органическое топливо и дающие среди прочего СО2 в выбросах.
Известны способы, в которых диоксид углерода, оксиды азота и другие кислые оксиды связываются щелочью (CaO, NaOH и др.), нанесенной на твердый адсорбент, например активированный уголь (патент РФ №2035976, МПК B 01 D 53/02, БИ №15, 1995, с.111).
В этом изобретении щелочь содержится в порах и на поверхностях твердого адсорбента. Предложения такого рода можно реализовать только для очистки газов в устройствах небольшой мощности при малых объемных расходах газовой фазы. Основное же количество оксидов углерода образуется и поступает в атмосферу при сжигании каменного угля или нефтепродуктов на тепловых электрических станциях. Масштабы расхода топлива и объемные количества образующегося диоксида углерода столь значительны, что вводить адсорбент в газовый поток и постоянно выводить его из потока после насыщения не представляется возможным. В самом деле, на ТЭС средней мощности (порядка n·105 кВт) суточный расход угля составляет порядка 5·103 т. Нетрудно подсчитать, что количество образующегося диоксида углерода составляет на такой станции порядка (8-10)·106 нм3/сутки. Обеспечить непрерывный ввод в газовый поток и вывод из него адсорбентов в таких условиях сложно. Кроме того, при скоростях газовых потоков в десятки м/с и нахождении щелочи в порах и на поверхностях адсорбента невозможно обеспечить приемлемую полноту взаимодействия диоксида углерода со щелочью, что приводит к неполной очистке дымовых газов.
Известно изобретение, близкое по технической сущности, достигаемому результату и взятое за прототип (патент ФРГ №3325140, МПК B 01 D 047/00; B 01 D 053/34 DE Patentblatt 105 (1985) heft 08 р.8).
В изобретении газ от электростанций и установок для сжигания отходов при движении с небольшой скоростью обрабатывается распылением большого объема известкового молока непосредственно в горячий газ. Продукты обработки высушивают и повторно используют, при необходимости в них добавляется новая порция извести.
Недостатком изобретения является необходимость приготовления известкового молока и наличие специального реагента для этого. Кроме того, в прототипе имеется ввиду длительный контакт газа при его медленном движении (со скоростями 2-3 м/с) с большим объемом жидкости. Приготовление известкового молока состоит из двух этапов: приготовление извести и приготовление самого известкового молока, обе стадии требуют специального оборудования (приготовление извести - это отдельное производство), затрат энергии, производственных территорий для размещения оборудования. Все это делает использование изобретения достаточно сложным и дорогим, тем более, что предполагается сбор продуктов нейтрализации газов и операции по вакуумированию, фильтрации и высушиванию жидкости для повторного использования. Осуществление длительного контакта отходящих газов с известковым раствором, снижение скорости движения газов также требует усилий и дополнительного оборудования. В итоге весь процесс становится весьма громоздким.
Изобретение направлено на упрощение и удешевление очистки отходящих в атмосферу газов, образующихся при сжигании углеводородного топлива, от диоксида углерода, а также на утилизацию зольных отходов теплоэнергетических станций.
Поставленная цель достигается тем, что в газовый поток продуктов сжигания углеводородного топлива подают щелочной раствор, при этом щелочной раствор подают в диспергированном виде, а в качестве щелочного раствора используют оборотную воду золоудаления тепловых электрических станций. Перед использованием оборотной воды золоудаления повышают ее щелочность перемешиванием с золой с последующим разделением раствора и зольного остатка отстаиванием и фильтрацией. При этом щелочь экстрагируется из золы в воду.
Отличительным от прототипа признаком является то, что щелочной раствор подают в диспергированном виде и непосредственно в газовый поток продуктов сгорания, например, вблизи основания дымовой трубы. В качестве щелочного раствора в изобретении предлагается использовать оборотную воду золоудаления тепловых электрических станций.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа изобретения критерию “новизна”.
Диспергирование может быть выполнено с помощью форсунок или других известных устройств (в газовый поток вводится щелочной раствор в виде мелких капелек, получаемых разбрызгиванием). Взаимодействие диоксида углерода со щелочью осуществляется в турбулентном газовом потоке при идеальных условиях контакта газовой фазы с капельками и парами щелочи. Благодаря этому обеспечивается предельно возможная полнота их взаимодействия и степень очистки потока от СО2. Поток не подвергается каким-либо изменениям и движется со своими естественными скоростями (порядка нескольких десятков метров в секунду). Эти условия обеспечивают полноту химического взаимодействия.
Использование принудительного перемешивания золы с водой с последующим отделением зольной части и очисткой раствора отстаиванием и фильтрацией обеспечивает полноту извлечения щелочей и улучшение экологических характеристик процессов как выброса газовых продуктов сгорания, так и образования золоотвалов.
Зольность каменных углей достигает ~30%, т.е. при потреблении ТЭС ~5·103 т необогащенного топлива в сутки количество образующейся золы достигает 1000-1500 т.
Если кислые оксиды углерода, серы и азота удаляются в атмосферу, то щелочные оксиды щелочных и щелочноземельных металлов (Na2O; K2O; CaO; MgO; BaO и др.) остаются в золе и придают воде, используемой для золоудаления, щелочной характер.
При контакте капелек щелочного раствора с дымовыми газами диоксид углерода связывается в карбонаты:
2NaOH+СО2=Na2CО3+Н2О
2КОН+CO2=К2СО3+H2O
Продукты взаимодействия, представляющие собой капельки солевого раствора, выносятся из дымовой трубы мощными потоками газа и поскольку карбонаты хорошо растворимы в воде и нетоксичны, то далее они выпадают с дождями (снегами) и уходят в грунты.
Еще один положительный эффект, являющийся дополнительным результатом изобретения, заключается в том, что слабощелочные облака, т.е. продукты, вынесенные в атмосферу дымовыми газами, при встрече со слабокислыми приводят к нейтрализации последних:
Nа2СО3+Н2SO4=Na2SO4+Н2СО3
К2СО3+2НNО3=2КNО3+Н2СО3
Результатом происходящей нейтрализации является образование разбавленных растворов солей (сульфатов, нитратов и др.) и слабой угольной кислоты, также выпадающих с дождем из атмосферы.
В любом случае очень разбавленные дождевые растворы карбонатов, сульфатов, нитратов и хлоридов, а также угольной кислоты экологической опасности не представляют.
В заявляемом изобретении используются известные приемы (диспергирование) и известные химические реакции (взаимодействие щелочи с кислой средой, приготовление щелочного раствора). В самом деле, диспергирование, направленное на увеличение поверхности контакта фаз, широко используется в многочисленных процесса химической, металлургической, фармацевтической и многих других технологий [Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. - М.: Химия, 1989]. Использование щелочных растворов для связывания диоксида углерода известно и протекает по классическому принципу, но сочетание использования диспергированного раствора щелочи, полученной из оборотной воды тепловых электростанций, и связывания диоксида углерода непосредственно в газовом потоке, движущемся в своем ненарушаемом режиме, позволяет значительно упростить, а использование зольных остатков удешевить процесс очистки, утилизируя отходы производства.
Анализ патентной и технической информации не позволил выявить отличительные признаки в их сочетании, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию “изобретательский уровень”.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
На газоходной трубе котла для сжигания топлива диаметром 3 метра устанавливаем радиально 4 форсунки с расходом жидкости, обеспечивающим непрерывное разбрызгивание щелочного раствора диспергированием его до капель в 1-2 мм. Для участка газоходной трубы длиной 1 метр объем слоя дымового газа, пребывающего в зоне действия дисперсного газожидкостного потока, составляет ~7 м3.
На трубе гидрозолоудаления с потоком пульпы устанавливаем отвод на емкость (бак 200-500 м3) для краткосрочного отстаивания пульпы (в течение 1-2 суток) от грубодисперсных частиц. Для повышения щелочности добавляем в воду золу в соотношении 1:5 и подвергаем пульпу перемешиванию лопастными мешалками, после чего операцию отстаивания от грубых частиц повторяем и направляем поток на фильтрацию от более мелких частиц. Этот очищенный поток с рН 12 направляем по трубам к форсункам с помощью тех же самых насосов, которые используются для перекачки оборотной воды.
При 20%-ной объемной концентрации щелочного раствора в газовоздушной смеси и 20%-ной концентрации щелочи (NaOH) в рабочем растворе по стехиометрическому соотношению из потока дымовых газов, движущихся со скоростью 25 м/с, извлекаем до 25 нм3/с диоксида углерода.
Для осуществления способа необходимо расположить форсунки на газоходной трубе от котла для сжигания топлива, обеспечить прокладку труб для щелочного раствора, установить емкость для отстаивания, насосы и фильтровальное приспособление. Вместе с тем эта схема гораздо проще, чем в изобретении-прототипе, предусматривающем устройства для изготовления известкового молока, которое является продуктом гашения извести. Доставка извести, не говоря уже об ее производстве (это отдельное производство со всей своей спецификой), к месту изготовления известкового молока связана с транспортными расходами. Гашение извести является экзотермическим процессом и требует специальных устройств, небезопасных в эксплуатации. Расходы на монтаж таких устройств - это дополнительные расходы, которых не будет в предлагаемом изобретении.
Сравнение показывает, что предлагаемое изобретение проще и дешевле по сравнению с прототипом. Кроме того, сам реагент Са(ОН)2 в соответствие со стехиометрическим соотношением расходуется на нейтрализацию СО2 вдвое большем количестве.
Таким образом, технический результат изобретения достигается использованием более упрощенной схемы очистки продуктов сжигания углеводородного топлива от диоксида углерода. Удешевление процесса происходит за счет использования веществ, которые присутствуют на самой тепловой электрической станции. Дополнительный эффект утилизации золы связан с частичным решением экологической проблемы загрязнения территории золоотвалов.
Дополнительный результат изобретения заключается в утилизации золы за счет извлечения из нее щелочи. Щелочь экстрагируется из золы в воду с применением перемешивания и последующего разделения щелочного раствора и зольного остатка отстаиванием и фильтрацией. В результате в золоотвалы поступает менее токсичная зола.
Возможность реализации изобретения подтверждается также результатами отбора проб воды золоудаления из 6 скрубберов Ново-Иркутской ТЭЦ. По всем шести пробам величина рН составила в среднем 8.1, т.е. растворы являются щелочной средой, вполне пригодной для связывания диоксида углерода в карбонаты.
Claims (3)
1. Способ очистки отходящих газов тепловых электрических станций от диоксида углерода путем введения в газовый поток продуктов сжигания углеводородного топлива щелочного раствора, отличающийся тем, что щелочной раствор подают в диспергированном виде в восходящий поток отходящих газов, движущийся в турбулентном режиме по объему дымовой трубы тепловой электрической станции.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве щелочного раствора используют оборотную воду золоудаления тепловых электрических станций.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что диспергированный щелочной раствор подают в основание дымовой трубы тепловой электрической станции.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003113481/15A RU2250129C2 (ru) | 2003-05-07 | 2003-05-07 | Способ очистки отходящих газов тепловых электрических станций от диоксида углерода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003113481/15A RU2250129C2 (ru) | 2003-05-07 | 2003-05-07 | Способ очистки отходящих газов тепловых электрических станций от диоксида углерода |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003113481A RU2003113481A (ru) | 2004-11-20 |
RU2250129C2 true RU2250129C2 (ru) | 2005-04-20 |
Family
ID=35635053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003113481/15A RU2250129C2 (ru) | 2003-05-07 | 2003-05-07 | Способ очистки отходящих газов тепловых электрических станций от диоксида углерода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2250129C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8105558B2 (en) | 2006-03-10 | 2012-01-31 | C-Quest Technologies, LLC | Carbon dioxide sequestration materials and processes |
US8246727B2 (en) | 2007-09-19 | 2012-08-21 | C-Quest Technologies, L.L.C. | Methods and devices for reducing hazardous air pollutants |
RU2532743C2 (ru) * | 2009-07-10 | 2014-11-10 | Статойл Петролеум Ас | Способ и устройство для улавливания co2 |
RU2782927C1 (ru) * | 2022-01-14 | 2022-11-07 | Самуил Вульфович Гольверк | Известковый способ очистки дымовых газов угольных котлов ТЭС от двуокиси углерода |
-
2003
- 2003-05-07 RU RU2003113481/15A patent/RU2250129C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8105558B2 (en) | 2006-03-10 | 2012-01-31 | C-Quest Technologies, LLC | Carbon dioxide sequestration materials and processes |
US8367025B2 (en) | 2006-03-10 | 2013-02-05 | C-Quest Technologies LLC | Carbon dioxide sequestration materials and processes |
RU2573480C2 (ru) * | 2006-03-10 | 2016-01-20 | С-Квест Текнолоджиз Интернэшнл ЛЛК | Материалы и способы секвестрации диоксида углерода |
US8246727B2 (en) | 2007-09-19 | 2012-08-21 | C-Quest Technologies, L.L.C. | Methods and devices for reducing hazardous air pollutants |
US8506916B2 (en) | 2007-09-19 | 2013-08-13 | C-Quest Technologies LLC | Methods and devices for reducing hazardous air pollutants |
RU2532743C2 (ru) * | 2009-07-10 | 2014-11-10 | Статойл Петролеум Ас | Способ и устройство для улавливания co2 |
RU2782927C1 (ru) * | 2022-01-14 | 2022-11-07 | Самуил Вульфович Гольверк | Известковый способ очистки дымовых газов угольных котлов ТЭС от двуокиси углерода |
RU2807935C1 (ru) * | 2023-03-16 | 2023-11-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Способ очистки отходящих газов тепловых электрических централей от диоксида углерода |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1313182C (zh) | 对废的苛性碱炼油厂排放物的处理 | |
EP2136904B1 (en) | Process and apparatus for carbon capture and elimination of multi-pollutants in flue gas from hydrocarbon fuel sources and recovery of multiple by-products | |
Chen et al. | Enhanced performance on simultaneous removal of NOx-SO2-CO2 using a high-gravity rotating packed bed and alkaline wastes towards green process intensification | |
RU2474762C2 (ru) | Способ (варианты) и система снижения загрязнения воздуха | |
CN103949144B (zh) | 一种净化含有二氧化硫的烟气的方法及装置 | |
CN1190907A (zh) | 烟道气的洗涤和废热回收系统 | |
US20160311710A1 (en) | Processes for treatment of metal-containing fluids, related apparatus, and related compositions | |
WO2006029311A1 (en) | Method and system for reducing ammonia slip after selective reduction of nox | |
CN211358310U (zh) | 一种垃圾焚烧炉的废水零排放烟气超净处理系统 | |
CN115572004B (zh) | 垃圾焚烧厂烟气净化耦合飞灰水洗液重金属脱除系统及方法 | |
CN109908720A (zh) | 一种钠盐法脱除低温烟气中重金属汞的方法 | |
KR20180101543A (ko) | 연도 가스로부터 이산화탄소를 제거하기 위한 방법 및 장치 | |
CN106315652B (zh) | 一种分离提纯脱硫石膏的方法及实现该方法的装置 | |
RU2250129C2 (ru) | Способ очистки отходящих газов тепловых электрических станций от диоксида углерода | |
CN105498480B (zh) | 一种基于紫外辐照强化的次氯酸盐同时脱硫脱硝脱颗粒物方法及装置 | |
CN2429523Y (zh) | 焦炉废水废气净化回收装置 | |
CN111517398A (zh) | 一种烟气脱硫废水零排放系统 | |
CN1660474A (zh) | 湿法烟气脱硫工艺 | |
CN106377994A (zh) | 一种湿式钙基烟气脱硫系统及其应用 | |
CN101670223A (zh) | 烟气脱硫方法及装置 | |
AU2022356281A1 (en) | Gaseous co2 capture systems for improving capture performace, and methods of use thereof | |
EP4021605A2 (en) | Method of purification gasses with injection into liquids | |
RU2377056C2 (ru) | Способ очистки дымовых газов от кислых компонентов | |
CN101306321A (zh) | 煤烟脱硫除尘器及其使用方法 | |
CN111437720A (zh) | 一种玻璃烟气催化氧化脱硫方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100508 |