SE461894B - Foerfarande och anordning foer omsaettning av gasformiga svavelfoereningar i roekgaser till fasta foereningar - Google Patents

Description

461 894 Uppfinningens huvudsakliga kännetecken framgår ur bifogade patentkrav.

I motsats till ovannämnda förut kända lösningar tillåts hastigheten hos rök- gaserna, som innehåller gasformiga svavelföreningar, inte sjunka väsentligt, utan rökgaserna leds genom en långsträckt reaktionszon, där rökgasernas hast- ighet förblir ungefär oförändrad och längs vilken reaktionszon reaktionens uppe- hållstid regleras samtidigt som reaktionens framskridande effektivt kan regler- as genom tillförsel av ett eller flera pulverformiga reagens till rökgasström- men från ett eller flera ställen längs reaktionszonen.

I motsats till ovannämnda tidigare kända lösningar matas reagenset, som reager- ar med rökgasernas gasformiga svavelföreningar, inte till reaktionszonen i form av vattenslam, utan vattnet tiliföres antingen som vattendimma eller vattenånga till reaktionszonen separat från reagenset, som tillförs i pulverform till reak- tionszonen. På så sätt kan svårigheter undvikas, som hänför sig till vattenslam- mets framställning, behandling och insprutning genom ett munstycke i reaktorn.

Separat tillförsel av å ena sidan vatten och/eller ånga och å andra sidan det pulverformiga reagenset till reaktorn är ur teknisk synpunkt lätt och billig att genomföra. Sådana anordningars service och underhåll är också lätt och fordrar ej någon stor personal för skötsel av apparaturen.

De till den ena änden av den långsträckta reaktionszonen matade rökgaserna kan redan från början innehålla pulverformig alkali och/eller jordalkalimetalloxid och/eller -hydroxid i dammform eller vatten i dimform och/eller vattenånga, var- vid vatten och/eller vattenånga matas till reaktorn och pulverformig alkali- och/eller jordalkalimetalloxid och/eller -hydroxid matas till reaktorn i mot- svarande grad från ett eller flera successiva ställen. Alternativt eller där- utöver kan naturligtvis den pulverformiga oxiden och/eller hydroxiden samt vatt- net och/eller vattenångan matas separat till reaktorn också från samma ställe.

I stället för vatten kan också utspädd kalcium- eller magnesiumhydroxidemulsion 'användas för besprutning.

I en föredragen utföringsform matas pulverformig oxid och/eller hydroxid till reaktionszonen från åtminstone två successiva ställen, varvid vatten och/eller vattenånga kan matas till reaktionszonen mellan dessa successiva matningsstäl- len eller tillsammans med det pulverformiga reagenset till samma ställe på re- aktorn.

Förutom ovannämnda reagens och vatten kan dessutom syre eller syrehaltig gas tillföras reaktionszonen, företrädesvis i förvärmd form till reaktionszonens senare del för vidare omsättning av den vid reaktionen alstrade sulfiten till 461 894 sulfat. Samtidigt kan heta rökgaser företrädesvis tillföras reaktionszonens senare del för höjning av gasernas temperatur i reaktorns senare del före pul- verseparationen.

Temperaturen hos rökgaserna, som skall matas till reaktionszonen, är 50-8000 C, företrädesvis 90-200 ° c.

Det pulverformiga reagens, som skall matas till reaktionszonen, är företrädes- vis kalciumoxid och/eller -hydroxid, som kan härröra ur det till pannan matade kalciumkarbonatet, som i pannan sönderdelas till kalciumoxid och som vidare alstrar kalciumhydroxid om vatten och/eller vattenånga matas till pannan. Kar- bonatet kan matas till pannan antingen som torrt pulver eller i något fall som vattenslam.

Ti U åtskï 1 lnaÖ från Ovaflflämflda bkända lösningar används i anordningen enligt förelig- gande uppfinning en långsträçkt reaktor, t.ex. en rörreaktor, vars förhållande mellan längd och hydrauliska diameter är stort, vanligen cirka l0 eller till och med större. I denna reaktor sjunker rökgasernas hastighet inte nämnvärt, utan förblir så stor, att de i reaktionen deltagande gasformiga och fasta ämn- ena medryckes och förs med rökgaserna. Med hjälp av reaktorns längd kan den _ nödvändiga uppehållstiden regleras och efter reaktorn separeras de pulverform- iga eller dimaktiga ämnena från rökgaserna antingen i en särskild separator eller så får de separeras i en konventionell dammseparator i pannan. Den hy- drauliska diametern betyder i detta sammanhang reaktorns tvärsnitt.

En dylik långsträckt reaktor har dessutom den fördelen, att reaktionsförhållan- dena stabiliseras eller till och med kan regleras så, att de är olika i olika delar av reaktorn. Reaktionstemperaturen kan t.ex. variera beroende på det fri- gjorda reaktionsvärmet eller det värme, som återgår till vattnets ângbildning.

Sålunda kan processens funktion på önskat sätt optimeras.

Den_långsträQkta reaktorn kan uppföras stationärt i anslutning till pannan för bränning av svavelhaltiga bränslen t.ex. så, att reaktorn är uppförd inne i pannbyggnaden eller utanför denna mellan pannans värmeytor och dammseparatorn.

Reaktorn kan också uppföras fullständigt separat från pannan efter dammsepara- torn, varvid oxiden matas separat in i rökkanalen och inte in i pannan och var- vid den behöver en egen dammseparator. Detta förfarande har den fördelen, att flygaskan och den alstrade sulfatsulfitblandningen kan separeras från rökgas- strömmen. 461 894 Uppfinningen beskrivs nedan närmare med hänvisning till bifogade ritningar, där bild l beskriver en schematisk, genomskuren sidovy av en föredragen ut- föringsform av uppfinningen och bild 2 beskriver en schematisk, genomskuren sidovy av en annan utföringsform av uppfinningen. l ritningen hänvisar nummer l till pannans eldstad, där svavelhaltigt bränsle l7 vanligen förbränns med luft l8. De svaveldioxidhaltiga rökgaserna l6 avkyls i pannan vid värmeytorna 2 och i luftens l8 förvärmare 3. Efter pannan l leds rökgaserna l6 enligt uppfinningen till en långsträckt reaktor Å, och sedan föl- jer en dammsepareríngsapparatur 5 och en skorsten 6.

Reagenset för bindning av svavlet, företrädesvis kalciumkarbonat, matas från lagerbehållaren 7 med doseringsmatare 8 till luftströmmen hos en pneumatisk lufttransportbläster 9 och blåses sedan antingen till pannans l övre del längs kanal l0 och/eller till reaktorns Ä i rökgasernas strömningsriktning första del längs kanal ll eller eventuellt till någon annan återstående del av reaktorn Ä längs kanal l2. Därtill sprutas vatten genom munstycket l5 in i den långsträckta reaktorn Ä, antingen endast till början av denna eller till många ställen längs reaktorn. Därtill kan varm luft matas till ett ändamålsenligt ställe av reaatorn 4 genom kanal lä eller rökgaser matas genom kanal l3 för höjning av rökgasernas temperatur i reaktorns senare del före pulverseparatorn 5.

Ett överskott av reagens inmatas i förhållande till bränslets l7 svavel, antingen direkt till pannan l längs rör l0 och/eller direkt till ett eller flera ställen ll, l2 av reaktorn Å. Längs rör l2 matas företrädesvis högst 50% av hela reagens- mängden.

Medelst pump l9 regleras företrädesvis den genom munstycket l5 tillförda vatten- mängden högst till en sådan nivå, att vattnet avdunstar så fullständigt som möj- ligt i värmet från rökgaserna l6. Vid behov kan emellertid rökgasernas tempera- tur i reaktorn Ä höjas genom att till reaktorns Å senare del tillföra rökgaser l6, som strömmar förbi längs kanal l3.

Hänvisningsnumren i figur 2 har samma betydelse som motsvarande numer i figur l. Lösningen enligt figur 2 skiljer sig från lösningen i figur l däri, att re- aktorn installerats i pannan först efter separatorn för flygaskan i rökgaserna, som vanligtvis är ett elektriskt filter 20. Härigenom kan flygaskan och kalcium- föreningarna, som utgör motsvarande reaktionsprodukter, väsentligen separeras färdigt från varandra, ty flygaskan har separerats före reaktorn, och reagenset, företrädesvis kalciumoxiden, matas till reaktorn först efter separeringen av flygaska. Efter reaktorn finns naturligtvis en egen separator för fast ämne, som kan vara ett konventionellt elektriskt filter eller någon annan lämplig 461 894 separeríngsanordning.

Till pannan l eller reaktorn Ä kan det i stället för kalciumkarbonat- eller oxid tillföras någon annan oxid eller så kan det till pannan tillföras alkali- och/eller jordalkalimetallkarbonat såsom kalcium-magnesiumkarbonat, som sönder- faller till oxid. Fastän förfarandet och reaktorn fungerar väl med ett enda reagens, t.ex. kalciumkarbonat eller -oxid, kan många olika reagens företrä- desvis användas samtidigt i anordningen för att utnyttja tillbudsstående rea- gens. Reagensen kan härvid tillföras reaktorn antingen blandade med varandra från samma inmatningsställe eller -ställen eller så kan olika reagens enligt behov tillföras från olika ställen. Kalciumoxiden härrör från kalciumkarbonat- et eller kalcium-magnesiumkarbonatet, som då den tillförts pannan sönderfallít till oxid och koldioxid.

Uppfínningen beskrivs nedan närmare med hjälp av exempel.

Exempel l En reaktor med tvärsnitt cirka (o,h x 0,h) m2 och längden 20 m undersöktes.

Rökgaser med olika temperaturer inblåstes i reaktorn, vilka rökgaser främst innehöll kalciumoxidhaltigt pulver och cirka 900 ppm S02. Dessutom sprutades vatten in i reaktorn.

Den kalciumoxid och det vatten, som rökgaserna innehåller, omsättes till kal- .ciumhydroxid, som är mycket reaktivt och omsättes med svavlets oxider. (1) cao + H o ----> ca(oH)2 ca(oH) +so ----> caso + H o 2 2 3 2 Reaktorförhållandena och reaktionsresultaten (analysen) framgår ur tabell l, där i första kolumnen kalciumoxidmängden definerats som kalciumets molförhållan- de till svavlet. I den andra kolumnen har den till reaktorn matade rökgasens temperatur 'återgívits. I den tredje kolumnen finns rökgasens temperatur vid dess avgång från reaktorn, i den fjärde kolumnen svaveldioxidens reduktion i procent, i den femte kolumnen den i det fasta ämnet befintliga flygaskans an- del i procent, i den sjätte kolumnen kalciumsulfitets och -sulfatets gemensam- ma andel av det fasta ämnet i procent och i den sjunde kolumnen de övriga för- eningarnas andel av det fasta ämnet. 461 894 Tabell 1 Ca/S Tin Tout S02-red Produktens samman- sättning flyg- CaSO / övriga aska CaSO föreningar o,s2 so °c es °c se % 16 % za % 1 % 1,56 90 68 82 61 26 13 '2,20 200 72 87 51 24 25 2,22 120 62 96 53 26 21 2,3 110 68 93 53 25 22 4,0 120 68 98 43 20 37 4,1 800 110 72 38 15 47 Exempel 2 Till en reaktor enligt exempel l matas rökgaser, från vilka flygaskan avskilts separat med ett elektriskt filter och kalciumoxiden tillförs rökgaserna efter det elektriska filtret före reaktorn.

Ur tabell 2 framgår de till reaktionen anknytna forskningsresultaten, där kal- ciumoxidmängden uttryckts som kalciums molförhållande till svavlet, och den procentuella andelen kalciumsulfit och kalciumsulfat samt andra föreningar av det i reaktionen alstrade fasta ämnet återgivits i sina egna kolumner. Reaktorns in- och avgångstemperaturer samt svaveldioxidens reduktionsvärde uttryckt i pro- cent har återgivits på sama sätt som i tabell l.

Tabell 2 produktanalys ca/s Tin Tout soz-red casoa caso4 övriga föreningar 1,se eo °c es °c sz % 44 % 21 % ss % 2,22 120 es 93 36 17 47 4,o 120 ss sa 23 .11 61 461 894 Exempel 3 Kalciumoxíd tillförs reaktorn enligt exempel 2 efter det elektriska filtret, men efter reaktorn tillförs rökgaserna ett oxiderande ämne eller en syrehaltig gas som luft, varvid kalciumsulfiten oxideras till sulfat. Reaktionsresultaten och förhållandena framgår ur tabell 3 på samma sätt som ur tabellerna l och 2.

Tabell 3 Ca/S Tin Tout S02-red CaSO4 CaSO4 övriga 0 O föreningar 1,56 90 C 68 C 82 % 1,4 % 65 % 33 % 2,22 120 68 93 0,8 53 46 4,0 120 68 98 0,8 35 64

Claims (12)

461 894 Pategtkrav

1. Förfarande för omsättning av gasformiga svavelföreningar i rökgaser (16) till fasta föreningar, som kan separeras från rökgaserna, k ä n n e - t e c k n a t a v, att rökgasrna (16), som innehåller de gasformiga svavelföreningarna, tillförs den ena änden av en långstrâckt reaktionszon (4), varjämte det till reaktionszonen leds a) pulverformig, nyhildad alkali- och/eller iordalkalimetalloxid (7) och separat b) så mycket vatten (15) och/eller vattenånga från ett eller flera ställen att nämnda nybildade oxid bildar motsvarande hydroxid in situ för reaktion i suspension med nämnda gasformiga svavelföreningar, och att den så erhållna rökgassuspensionen innehållande fasta svavelföreningar avlägsnas från den motsatta änden av reaktionszonen.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v, att den pulverformiga oxiden matas med rökgaserna till nämnda ena ände av reak- tionszonen (4) och vatten (15) och/eller vattenånga matas separat till en i rökgasernas strömningsriktning första del av reaktionszonen.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v, att den pulverformiga oxiden matas till reaktionszonen från åtminstone två successiva ställen (11,12) och vatten (15) och/eller vattenånga matas till reaktionszonen mellan dessa successiva matningsställen.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v, att oxiden eller den oxidhaltiga gasen (14) matas, företrädesvis i förvärmt tillstånd (3), till en i rökgasernas strömningsriktning senare del av reaktionszonen (4).

5. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v, att heta rökgaser (13) matas till en i rökgasernas strömningsriktning 461 894 senare del av reaktionszonen (4).

6. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v, att temperaturen hos rökgaserna (16), son matas till nämnda ena ände av reaktionszonen (4), är 50-800'C, företrädesvis 90-200'C.

7. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v, att pulverformig kalciunoxid (7) latas till reaktionszonen (4).

8. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v, att pulverformig kalcium-nagnesiunoxid matas till reaktíonszonen (4).

9. Anordning för omsättning av rökgasers (16) gasformiga svavelföreningar, speciellt svaveldioxid, till fasta föreningar, som kan aepareras från rökgaserna, k ä n n e t e c k n a d a v en långsträckt reaktor (4) ned förhållandet mellan den långstrâckta reaktorns (4) längd och dess hydrauliska diameter större än 10 och ned en ingångsöppning i en änden för rökgaserna (16) och i motsatta änden en avgångsöppning för en fasta svavelföreningar innehållande rökgaasuspension, samt ned organ (11,12) för separat inmatning av pulverforlig, nyhildad alkali- och/eller iordalkalinetalloxid (7) till reaktorn (4) från åtninstone två succesaiva ställen (11,12) utmed reaktorn (4) och organ (15) för inmatning av vatten och/eller ånga till reaktorn (4) mellan dessa båda ställen.

10. Anordning enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c k n a d a v, att reaktorn (4) kommunicerar led en panna (1), där det bränns svavelhaltiga bränslen (17).

11. Anordning enligt patentkrav 9 eller 10, k ä n n e t e c k n a d a v, att reaktorn är placerad efter en separator för avskilining av fasta ämnen i rökgaserna från pannan.

12. Anordning enligt patentkrav 10 eller 11, k ä n n e t e c k n a d a v, att organet (10) för innatning av det pulverformiga materialet eller /O 461 894 dess prekursor stàr i förbindelse med pannan (1) för inmatning av det nativa pulverformiga materialet tillsammans med rökgaserna fràn pannan (1) till reaktorn (4).