SE1250974A1 - Förfarande för att rena avgaser - Google Patents

Abstract

Förfarande för att rena avgaser från försurande föreningar,vilka avgaser bringas att exponeras för en alkalisk föreningsåsom Ca(OH)2 vilken bringas att reagera med och darmed neut- ralisera de försurande föreningarna. Uppfinningen utmarks av att aska innehållande CaO i ett för- sta steg bringas att i en behållare (101) blandas med vatten, men inte med avgaserna, och varmas så att CaO bringas attomvandlas till Ca(OH)2, och av att det sålunda bildade Ca(OH)2i ett andra steg bringas att reagera med och darmed neutrali- sera de försurande föreningarna i avgaserna. Uppfinningen hanför sig aven till en anordning. Ansökningstextdocx 2012-08-31 100108SE

Description

15 20 25 30 Ca(OH)2 i ett andra steg bringas att reagera med och därmed neutralisera de försurande föreningarna i avgaserna.

Uppfinningen hänför sig även till en anordning.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj, med hänvisning till exemplifierande utföringsformer av uppfinningen och till de bifogade ritningarna, dar: Figur 1 ar en principskiss över en anordning för att rena avgaser enligt föreliggande uppfinning; Figur* 2 är en sidovy av* en aktiveringsanordning* enligt en första föredragen utföringsform av uppfinningen; Figur* 3 är en sidovy av* en aktiveringsanordning* enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen; och Figur* 4 är en sidovy av* en aktiveringsanordning* enligt en tredje föredragen utföringsform av uppfinningen.

Figur l ar en principskiss som illustrerar en anordning för att rena avgaser som innehåller försurande ämnen, företrädes- vis i gasform, såsom SO2, S03, HF och HCl. En industriprocess l, såsom en förbränningsprocess eller en annan kemisk pro- cess, avger alltså gaser, såsom rökgaser, innehållande nämnda försurande ämnen. I det följande benämns sådana gaser ”avga- l/ ser Avgaserna förs, med hjälp av ett rörsystem 2, till ett stoftavskiljningssteg 3, där fasta substanser såsom flygaska eller andra i avgaserna dispergerade, fasta alkaliska före- ningar avskiljs från avgaserna. De avskiljda alkaliska sub- stanserna förs vidare till en aktiveringsanordning 4, i vil- ken i de alkaliska substanserna innehållen CaO åtminstone till del omvandlas till Ca(OH)2 enligt CäÛ + HQO -> C8.(OH)2.

Ansökningstextdocx 2012-08-31 100108SE 10 15 20 25 30 Slutligen återförs åtminstone en del av de aktiverade sub- stanserna till avgaserna genom återdispergering innan stoft- avskiljningssteget 3, så att ett kretslopp för de fasta sub- stanserna uppstår enligt pilarna i figur l.

De aktiverade alkaliska substanserna, som då innehåller Ca(OH)2, exponeras således för avgaserna och neutraliserar därmed. deras försurande innehåll. Ett exempel på en sådan neutraliserande reaktion, varvid SO2 neutraliseras så att CaSO3 bildas, är: Ca(OH)2 + SO2-s CaSO3 + H20 Andra alkaliska föreningar, såsom Mg(OH)2 och CaCO3, kan också användas för att på i sig kända, motsvarande sätt neutralise- ra olika försurande ämnen i avgaserna såsom SO2 och HCl. I fallet dar HCl neutraliseras med Ca(OH)2 kommer exempelvis CaCl2 att bildas.

Avgasreningsanordningen kan naturligtvis innefatta även andra i sig konventionella enheter, såsom torra och/eller fuktiga reningssteg, såson1 en skrubber. Det som. år 'väsentligt för föreliggande uppfinning är att de alkaliska substanserna aktiveras i aktiveringsanordningen 4, på ett sätt som närmare beskrivs nedan, innan de dispergeras i avgaserna.

Det är av kostnadsskäl föredraget att de alkaliska substan- serna åtminstone till del, företrädesvis helt och hållet, utgörs av alkalisk flygaska som avskilts från avgaserna. Det är emellertid både möjligt och i vissa tillämpningar önskvärt att även tillföra ytterligare alkaliska föreningar för att kunna fullborda neutraliseringsreaktionen. Sådana ytterligare externt tillförda alkaliska föreningar kan exempelvis inne- Ansökningstextdocx 2012-08-31 100108SE 10 15 20 25 30 fattar flygaska kalk. från andra processer och olika former av Figur 2 illustrerar, i tvärsnitt och från sidan, en aktive- ringsanordning 100 för att aktivera alkaliska föreningar enligt en första föredragen utföringsform, Anordningen 100 innefattar en långsträckt behållare 101, i vilken alkaliska föreningar som skall aktiveras matas in genom ett inlopp 102 i ena änden av behållaren 101 och ut genom ett utlopp 103 i motsatt ände av behållaren 101. I behållarens 101 inre finns ett långsträckt blandningsutrymme 104, genom vilket ett mat- ningsorgan 105 är anordnat att mata de alkaliska föreningarna i behållarens 101 huvudsakliga utredningsriktning 106. vätskeformigt vatten, Vatten, i forn1 av' ånga eller varmt, tillförs via ett ledningssystem 107, en ventil 108 och åtmin- stone en dysa 109. I det fall vattnet är i form av ånga är det föredraget att ångan håller en temperatur av åtminstone 1lO°C, om det är vätskeformigt åtminstone 30°C. Det är före- draget att ett flertal dysor 109 är anordnade att sprida det tillförda vattnet jämnt över de i behållaren 101 innehållna alkaliska föreningarna, ovanifrån och längs med åtminstone större delen av behållarens 101 längd.

Enligt uppfinningen innefattar de alkaliska föreningarna aska innehållande CaO, och utgörs företrädesvis helt och hållet av aska, helst från den industriprocess som även givit upphov till avgaserna som sådana.

Således blandas askan med vatten i behållaren 101 utan att där komma i kontakt med avgaserna. Dessutom tillförs värme till behållarens 101 innehåll, vilket i kombination med meka- nisk omblandning samt exponeringen för det tillförda vattnet medför* snabb omvandling' av CaO till Ca(OH)2, men även att Ansökningstextdocx 2012-08-31 100108SE 10 15 20 25 30 askpartiklarna spricker upp blir mer porösa. Detta ökar utby- tet i ett andra steg enligt uppfinningen, i vilket de alka- liska föreningarna, inklusive det i_ behållaren 101 bildade Ca(OH)2, exponeras för de aktiverade alkaliska föreningarna så att de försurande komponenterna i dessa neutraliseras och därmed kan avskiljas från avgaserna.

Föreliggande förfarande är aven effektivt för att omvandla andra oxider till hydroxider, såsom omvandling av MgO till Mg(OH)2- Enligt en föredragen utföringsform sker värmetillförseln till behållaren enbart genom varmed i det tillförda vattnet. Det är dock även möjligt att använda en separat värmningsanord- ning 114. Oavsett vilket är det föredraget att behållaren 101 är isolerad på lämpligt sätt för att undvika värmeförluster.

Enligt en föredragen utföringsform regleras mängden tillsatt vatten regleras kontinuerligt, med hjälp av en regleranord- ning 110, så att den resulterande blandningen av vatten och alkaliska föreningar är så fuktig att ovan beskrivna omvand- askan ling till hydroxid, kan ske för huvuddelen av det i innehållna CaO, men samtidigt tillräckligt torr för att både kunna transporteras genom behållaren 101 och därefter kunna injiceras in i avgasströmmen och i denna reagera med de för- surande föreningarna. Det är föredraget att den resulterande blandningen, vid utloppet 103, håller en fuktkvot av 2-5%.

Det har visat sig att goda resultat både beträffande trans- port av blandningen av vatten och alkaliska föreningar genom behållaren 101, såväl som mekanisk omrörning av blandningen, kan uppnås när Inatningsorganet 105 är i forn1 av' en i sig konventionell matningsskruv, som alltså både matar och rör om blandningen i behållaren 101.

Ansökningstextdocx 2012-08-31 100108SE 10 15 20 25 30 Enligt en speciellt föredragen utföringsform tillsätts vidare tryckluft 111, via ett inlopp 112, vid behållarens 101 bot- ten. I detta fall tillsätts tillräckliga Inängder tryckluft per tidsenhet för att blandningen av alkaliska föreningar och vatten skall bilda en fluidiserad. bädd. i behållaren 101.

Detta medför ytterligare förbättrad. omrörning i_ behållaren 101 och därmed högra utbyte. Enligt en föredragen utförings- form förefinns en i sig konventionell fluidduk 113 anordnad, så att en behållarens 101 botten utgörs av en fluidiserande del med en yttre mantel och en inre fluidduk 113.

Enligt en föredragen utföringsform återförs de med hjälp av vatten och värme i behållaren 101 aktiverade alkaliska före- ningarna, efter det att den reagerat med avgaserna, åter en gång till behållaren 101 för ytterligare behandling med vat- ten och värme, varefter de återaktiverade alkaliska förening- arna ännu en gång bringas att reagera med avgaserna. Detta kretslopp kan sedan upprepas för att nmximalt utnyttja det alkali som finns i askan.

Det är vidare föredraget att den med vatten och värme i be- hållaren behandlade askan användas för att komplettera en externt tillförd alkalisk förening för att rena avgaserna från de försurande föreningarna. Eftersom. aska oftast är relativt billigt blir en sådan komplettering lönsam.

Såsom angivits ovan är den i figur 2 illustrerade anordningen 100 försedd med en sig huvudsakligen horisontellt sträckande behållare 101, genom. och längs med. vilken blandningen av alkaliska föreningar och vatten transporteras med hjälp av matningsorganet 105, och. till vilken vatten tillförs genom dysorna 109 som är anordnade ovanför blandningens yta i be- hållaren 101.

Ansökningstextdocx 2012-08-31 100108SE 10 15 20 25 30 Figur 3 illustrerar en alternativ utföringsform, där på mot- svarande sätt som i figur 2 en anordning 200 innefattar en behållare 201 med ett inlopp 202 och ett utlopp 203, mellan vilka blandningen av alkaliska föreningar och vatten trans- porteras med. hjälp av ett matningsorgan 205 i forn1 av en matningsskruv. Behållaren 201 är inte horisontellt anordnad, utan blandningen transporteras väsentligen vertikalt, i rikt- först med hjälp av matningsorganet 205 fram till schakt 204a, 204a ningen 206, ett första därefter ned till schaktets botten och over till ett andra schakt 204b, beläget på andra sidan av en vertikal skiljevägg 204c, och vidare upp mot utloppet 203.

Behållarens 201 botten är företrädesvis sluttande i riktning mot utloppet 203, för att underlätta transporten av bland- ningen. Dessutom är det föredraget att transporten av bland- ningen även underlättas genom att tryckluft 211 tillförs, via ett inlopp 212, vid behållarens 201 botten så att en fluidi- serad bädd, företrädesvis med en fluidduk 213, bildas såsom beskrivits ovan. Tryckluften kommer således att föra med sig blandningen upp genom schaktet 204b och mot utloppet 203.

Det är i detta fall föredraget att vattentillförseln, som liknar den ovan beskrivna, sker via en regleranordning 110, ett ledningssysten1 207, en ventil 208 samt dysor* 209, där dysorna 209 är anordnade i det andra schaktets 204b tak så att vattnet sprids i blandningen uppifrån i det andra schak- tet 204b strax före utloppet 203. Värmen tillförs via vattnet och/eller med hjälp av en separat värmningsanordning 214.

Således sker transporten av blandningen i detta utföringsex- empel först, i det första schaktet 204a, med hjälp av energi tillförd via matningsorganet 205 och gravitationen, därefter, Ansökningstextdocx 2012-08-31 100108SE 10 15 20 25 30 i det andra schaktet 204b, främst med hjälp av energi till- förd via tryckluften 211.

Figur 4 illustrerar ytterligare en alternativ utföringsform, i vilken en anordning 300 innefattar en behållare 301 som, i likhet med behållaren 201 med hjälp av en vertikal skiljevägg schakt 304a och ett andra 304c är uppdelad. i ett forsta schakt 304b, varigenonl blandningen transporteras, från ett inlopp 302 till ett utlopp 303 och. i riktningen 306, med hjälp av ett vertikalt i det andra schaktet 304b anordnat matningsorgan 305 i kombination med tryckluft 311 som till- förs via ett inlopp 312 under en fluidduk 313 vid behållarens 301 botten.

I detta fall sker transporten i behållaren 301 således huvud- sakligen. med. hjälp av Inatningsorganet 305, kompletterat av tryckluften 311.

Vatten tillförs, med hjälp av en regleranordning 310, en ventil 308 och ett ledningssystem 307, via dysor 309 anordna- de i närheten av behållarens 301 botten och riktade uppåt i det andra schaktet 304b. Därmed kommer tryckluften 311 att förbättra omblandningen av de alkaliska ämnena och det till- förda vattnet i det andra schaktet 304b. Värmen tillförs via vattnet och/eller med hjälp av en separat värmningsanordning 314.

Med hjälp av ett förfarande och en anordning enligt förelig- gande uppfinningt kan således befintliga restprodukter från den process från vilken avgaser innehållande försurande ämnen för att härstammar mer effektivt användas separera ut de försurande ämnena. Detta medför en billigare reningsprocess för att uppnå samma miljömål som en motsvarande konventionell pIOCGSS .

Ansökningstextdocx 2012-08-31 100108SE 10 15 20 25 Ovan har föredragna utföringsformer beskrivits. Emellertid är det uppenbart för fackmannen att många förändringar kan göras av de beskrivna utföringsformerna utan att frångå uppfinning- ens tanke.

Exempelvis behöver det respektive andra schaktet 204b, 304b i anördningarna 200 och 300 inte vara vertikalt, utan kan slut- ta uppåt mot utloppet 203, 303. Detta underlättar ytterligare transporten. av' blandningen, och kan med fördel användas i vissa tillämpningar i vilka tillräcklig omblandning kan åstadkommas även utan den vertikala transporten som illustre- ras i figurerna 3 och 4. 205, I detta fall kan nmtningsorganet vilken effek- 303 305 utgöra en skruvpump av arkimedestyp, tivt transporterar blandningen upp mot utloppet 203, under ständig omrörning. via Vidare behöver hetvattnet eller ångan inte tillsättas dysor 109, 209, 309. Istället kan vatten exempelvis tillsät- tas till askan redan innan dess inträde i 20l, 301. behållaren l0l, Sålunda skall uppfinningen inte vara begränsad till de be- skrivna utföringsformerna, utan kan varieras inom ramen för de bifogade kraven.

Ansökningstextdocx 2012-08-31 100108SE

Claims (15)

10 15 20 25 30 lO P A T E N T K R A V

1. l. Förfarande för att rena avgaser från försurande förening- ar, vilka avgaser bringas att exponeras för en alkalisk före- ning såsom Ca(OH)2 vilken bringas att reagera med och därmed neutralisera de försurande föreningarna, k ä n n e t e c k - innehållande CaO i ett första (lOl;20l;30l) n a t a v att aska steg bringas att i en behållare blandas med vatten, men inte med avgaserna, och värmas så att CaO bringas att omvandlas till Ca(OH)2, och av att det sålunda bildade Ca(OH)2 i ett andra steg bringas att reagera med och därmed neutrali- sera de försurande föreningarna i avgaserna.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a V att de försurande föreningarna innefattar åtminstone något av S02 och HCl, varvid neutraliseringen innebär att åtminstone något av CaSO3, CaSO4 eller CaCl2 bildas.

3. Förfarande enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att askan härrör från samma industriprocess som de avga- ser som skall renas, varvid askan i ett inledande steg bring- as att avskiljas från avgasströmmen. k ä n n e - (ll0;2l0;3l0)

4. Förfarande enligt något av föregående krav, t e c k n a t a v att en regleranordning bringas att reglera tillförseln av vatten till askan så att den resulterande blandningen är tillräckligt torr för att kunna injiceras in i_ avgasströmmen. och. där reagera. med. de försurande föreningarna.

5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t a v att den resulterande blandningen har en fuktkvot av mellan 2% och 5%. Ansökningstextdocx 2012-08-31 100108SE 10 15 20 25 30 35 ll

6. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä11r1e - t e c k n a t a v' att vatten tillförs i forn1 av' het ånga alternativt hett, flytande vatten.

7. Förfarande enligt något enl föregående krav, k.ä n n e - t e c k n a t a v att askan bringas att blandas med vattnet med hjälp enl en nmtningsskruv (lO5;205;305) (lOl;20l;30l). som även matar blandningen genom behållaren

8. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t a v att behållaren (lOl) innefattar en långsträckt och huvudsak- ligen horisontellt anordnad. del (lO4) genom. och längs med vilken blandningen av aska och vatten bringas att transporte- (105), (109) ras med hjälp av nmtningsskruven och av att vattnet bringas att tillföras genom dysor anordnade ovanför ytan hos nämnda blandning.

9. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t a v att behållaren (20l;30l) (204a,204b;304a,304b) innefattar en huvudsakligen verti- kalt anordnad del genom och längs med vilken blandningen av aska och vatten bringas att transporte-

10. IaS. lO. Förfarande enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t a v att vattnet bringas att tillföras genom uppåtriktade dysor (309) (304b). anordnade i den undre delen av den vertikala delen

11. ll. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä11r1e - t e c k n a t a v att tryckluft (lll;2ll;3ll) bringas att tillsättas vid behållarens (lOl;20l;30l) botten så att bland- ningen av aska och vatten bringas att bilda en fluidiserad bädd.

12. l2. Förfarande enligt något enl föregående krav, k.ä n n e - t e c k n a t a v att den med vatten och värme i behållaren Ansökningstextdocx 2012-08-31 100108SE 10 15 20 25 30 l2 (lOl;20l;30l) behandlade askan efter att den reagerat med avgaserna bringas att återcirkuleras till behållaren (lOl;20l;30l) för ytterligare behandling med vatten och varme och sedan åter bringas att reagera med avgaserna.

13. l3. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä11r1e - t e c k n a t a v att den med vatten och varme i behållaren (lOl;20l;30l) behandlade askan bringas att användas för att komplettera en externt tillförd alkalisk förening som anvands för att rena avgaserna från de försurande föreningarna.

14. Anordning för att rena avgaser från försurande förening- ar, anordnad att exponera avgaserna för en alkalisk förening såsom Ca(OH)2 vilken då reagerar med och dårmed avskiljer de k ä n n e t e c k n a d att (l0l;20l;30l), försurande föreningarna, a v anordningen innefattar en behållare ett omrör- ningsorgan (lO5;205;305) och ett varmningsorgan (ll4;2l4;3l4), varvid anordningen år anordnad att i ett för- sta steg med. hjalp av omrörningsorganet (lO5;205;305) och vårmningsorganet (ll4;2l4;3l4) blanda flygaska innehållande CaO med vatten men inte med avgaserna i behållaren (lOl;20l;30l), så att CaO omvandlas till Ca(OH)2, och av att anordningen ar anordnad att i ett andra steg exponera avga- serna för det sålunda bildade Ca(OH)2 och darmed avskilja de försurande föreningarna i avgaserna.

15. l5. Anordning enligt krav l3, k ä n n e t e c k n a d a V att anordningen vidare innefattar ett tryckluftorgan (lll;2ll;3ll), (lOl;20l;30l) anordnat att tillföra tryckluft vid behålla- rens botten så att blandningen av aska och vatten där kan bilda en fluidiserad bädd. Ansökningstextdocx 2012-08-31 100108SE