SE461958B - Foerfarande foer avlaegsning av gasformiga svavelfoereningar saasom svaveldioxid ur roekgaser - Google Patents

Description

461 958 kalciumhydroxidvattenslammets insprutning är synnerligen viktig, ty eljest kan stora, våta droppar bli kvar på reaktorns botten.

Kalciumhydroxidslammets tjockhet bör hållas så hög, att det i rökgaserna befintliga värmet räcker till för att förflyktiga det till reaktorn kommande vattnet så, att absorptionsprodukten erhålls i form av ett torrt pulver. Med förfarandet är det möjligt att avlägsna till och med 90 % av svaveldioxiden. Bland metodens nackdelar må nämnas den lätthet, varmed munstycket blir tilltäpt, samt behovet av extra framställnings- och doseringsapparatur för kalciumhydroxidens vattenslamm, som höjer investeringsutgifterna och ökar svårigheterna med droppstorlekens reglering vid insprutÄ ningen.

Avsikten med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en metod för avlägsning av gasformiga svavelföreningar, såsom svaveldioxid ur_rökgaser från pannor, med vilket förfarande de gasformiga sva- velföreningarna kan omvandlas från gaser till lätt separerbara fasta svavelföreningar och sedan effektivt avlägsnas ur pannans rökgaser på ett enkelt och ekonomiskt sätt.

Uppfinningens huvudsakliga kännetecken framgår ur bifogade pa- tentkrav.

I förfarandet enligt föreliggande uppfinning matas den med de gas- gasformiga svavelföreningarna och speciellt svaveloxiden, reage- rande med hydroxiden och vattnet, separat till processen, varvid svårigheter med slammets framställning, behandling och speciellt inmatning undviks, så att a) det förutom det svavelhaltiga, brännbara ämnet och den sy- rehaltiga gasen även matas pulverformig alkali- och/eller jord- alkalimetallhydroxid till pannan eller till de från pannan avgående svaveldioxidhaltga rökgaserna, b) pannan och/eller rökgaserna besprutas separat med vatten och/eller ånga, och slutligen att 461 958 c) det fasta ämne, som innehåller alkali- och/eller jord- alkalimetallsulfat, samt möjligen-sulfit, separeras från gaserna.

Uppfinningens grundtanke är således, att hydroxiden tillförs rök- gaserna i pulverform och aktiveras först in situ i rökgaserna med vatten och/eller vattenånga, varvid den omsätts med svaveldioxid till en blandning av sulfat och sulfit, som därefter effektivt kan avlägsnas från rökgaserna med konventionella fysikaliska pul- versepareringsmetoder.

Pulverkaktig hydroxid matas till pannans brännutrymme eller till de från pannan avgående rökgaserna beroende på bränslets svavel- halt så, att alkali- och/eller jordalkalimetallmängden åtminstone motsvarar svavelmängden i reaktionsformelns molförhållande, dock företrädesvis i en större mängd än vad som behövs för reaktio- nen. Genom separat tillförsel av hydroxid i pulverform till bränn- utrymmet eller rökgaskanalen kan en enkel matningsapparatur, till exempel en pneumatisk apparat användas, varigenom tilltäppning av munstycken och extra användning av framställnings och dosering- sapparatur för slam kan undvikas. Vatten och ånga är däremot enkla och lätta att tillföra genom munstycken.

Tillförseln av vatten och ånga till rökgaserna sker i praktiken vid temperaturen 50-800 OC, dock företrädesvis vid temperaturen 90-200 OC. Om absortionsprodukten önskas som torrt pulver, används endast så mycket vatten vid besprutningen, att det av rökgasernas värmeenergi kan förflyktigas till ånga.

Uppfinningen förklaras nedan närmare med hänvisning till bifo- gade ritning, som schematiskt beskriver en apparat, som är lämplig för genomförande av den uppfinningsenliga metoden. 461 958 Pannan har i ritningen allmänt försetts med hänvisningsnumret l.

Svavelhaltigt ämne 4, som skall brännas, syrehaltig gas 5 och pulverformig kalcium- och/eller magnesiumhydroxid 6 matas till pannans 1 brännutrymme företrädesvis i överskott i förhållande till den svaveldioxidgas, som bildas i brännutrymmet. Ordet “ö- verskott" betyder i detta sammanhang, att den mängd kalcium, mag- nesium eller kalcium och magnesium, som hydroxiden innehåller, är större än vad som i teorin enligt reaktionsformeln skulle behövas för att omsätta allt det till brännutrymmet matade svavlet.

Den till pannan matade hydroxiden dehydratiseras först i pannan till oxid. Oxiden kan å sin sida omsättas med svaveldioxid först till sulfit och sedan genom oxidation till sulfat. På grund av dess korta uppehållstid i pannan hinner endast en del av oxiden omsättas med svaveldioxid vid en för reaktionen tillräckligt hög temperatur, varför det ur pannans brännutrymme längs rökgas- kanalen 7 avgår kalcium- och/eller magnesiumoxidhaltiga rökgaser 8, som innehåller brännavfall och vattenånga samt därtill ännu ej absorberad svaveldioxid.

Rökgasernas temperatur är i praktiken så låg, att reaktionen mel- lan kalcium- och/eller magnesiumoxid och svaveldioxid är relativt svag och oxiderna kan i sådana förhållanden anses inaktiva ur svavelavlägsningens synpunkt. Då rökgasernas temperatur sjunker kan oxiderna omsättas med vattenångan i rökgaserna tillbaka till hydroxider. Sålunda är det fördelaktigare att tillföra den pul- verformiga hydroxiden direkt till rökgaskanalen 7 eller till därpå följande reaktor 2. Dessutom kan den till pannan l matade luften 5 upvärmas i en värmeväxlare 12 med hjälp av rökgaserna.

De ur pannans l brännutrymme avgående kalcium och/eller magnesiu- moxid samt möjligenhydroxidhaltiga, svaveldioxidhaltiga rökgaserna matas därefter till reaktorn, som allmänt försetts med hänvis- ningsnumret 2. För aktivering av oxiden och/eller hydroxiden ...n 461 958 besprutas rökgaserna emellertid i reaktorn 2 med vatten eller extra vattenånga, som omsätts med kalcium- och/eller magnesiumo- xiden till motsvarande hydroxid och aktiverar den samt den hydro- xid, som möjligen redan finns i rökgaserna. Hydroxiden omsätts å sin sida med den svaveldioxid som återstår i rökgaserna 8 till motsvarande sulfit, som i närvaro av syre åtminstone delvis oxi- deras vidare till motsvarande sulfat. Det till reaktorn 2 matade vattnets 9 mängd regleras så låg, att rökgasernas 8 värme räcker till att förflyktiga det till reaktorn 2 matade vattnet. Härvid kan den väsentligen torra pulverformiga reaktionsprodukten avlägsnas liksom övrigt damm med en konventionell dammseparator 3, från vilken rökgaserna ll leds vidare till skorstenen 13 och det separerade pulvret 12 möjligen leds till fortsatt behandling.

Vattnets och hydroxidens tillsattsordning är inte på något sätt kritisk och sålunda kan till exempel vatten eller ånga matas till pannan och den pulverformiga hydroxiden tillföres först efter pannan, antingen till rökgaskanalen eller till den därpå följande reaktorn.

Bland ytterligare fördelar med förfarandet enligt föreliggande uppfinning må nämnas, att förfarandet kan tillämpas på en panna, som är försedd med en förbränningsapparatur av vilket slag som helst. Pannans storlek är inte en begränsade faktor och kalcium- och/eller magnesiumhydroxid behöver inte cirkulera i brännutrym- met, varvid dyra lösningar kan undvikas, som innefattar cirkula- tionsbäddar med dyra cirkulationsanordningar samt extra dammbild- ning och -separation, vilket hör till nackdelarna med cirkula- tionsbäddanordningar och beror på deras funktionsprincip. Jämfört. med kända spray-metoder är insprutning av vatten eller ånga i reaktorn 2 dessutom betydligt enklare och lättare att genomföra än vid användning av slam, som tilltäpper munstycken och är svårt att blanda. 461 958 Uppfinningen beskrivs nedan närmare med hjälp av exempel.

Exempel l Till en koldammspanna med effekten 600 MW tillsätts vid använd- ning med full kapacitet 70 tn/h gol med svavelhalten 1,4 %. Ett överskott av förbränningsluft tillsätts så, att oxidhalten i rök- gaserna är 4 %.

Kalciumhydroxid med kalciumhydroxidhalten 90 % inmatas i pannan i ett visst variearande förhållande till den svavelmängd, som kommer med bränslet till pannan. Den teoretiska ekvivalentmäng- den är ungefär 2,5 tn/h viktdelar kalciumhydroxid.

Rökgaserna besprutas med kalciumhydroxid och vatten och/eller ånga antingen i rökkanalen eller i en separat, efter rökkanalen befintlig reaktor.

Det är energiekonomiskt förmånligast att öka rökgasernas fuktig- het genom att bespruta dem med vatten i en separat reaktor efter det, att de passerat ytorna för värmetillvaratagning.

En ökning av rökgasernas fuktighet gör kalciumhydroxiden mycket reaktiv, varigenom den snabbt omsätts med de svaveloxider, som rökgaserna innehåller. Ju fuktigare rökgaserna är vid sin avgång, desto effektivare blir svaveldioxiden avlägsnad ur rökgaserna.

Energiekonomiskt är det emellertid förmånligast att verka så, att det vid de kemiska reaktionerna frigjorda värmet räcker till för att förflyktiga den tillsatta vattenmängden. I fall rökgasernas sluttemperatur skall höjas görs det antingen med hjälp av utom- stående värme eller med en varm rökgasström. 461 958 Resultaten finns i följande tabell, där den ur rökgaserna avlägs- nade svaveldioxidmängden framgår prosentuellt , då det enligt fö- religgande uppfinning matades varierande mängder kalciumhydroxid till pannan, vilka mängder angetts som molförhållandet mellan kalciumhalten hos den pulverformiga kalciumhydroxiden och det till pannan matade bränslets svavelhalt. Rökgasernas temperaturÅThfl är mätt omedelbart före vattnets eller ångans inmatningsställe, fö- rutom vid 800 OC, då vattnet eller ångan matats direkt in i I panna11. Temperaturen Tug avser rökgasens temperatur vid dess avgång från reaktorn 2.

Tabellï B) Ca/5 Rökgasens Rökgasens S02 Tin Tut reduktion 0,48 BOOOC A) l08oC ” 42 % 0,52 50°C 65°C 56 % 1,52 202oC 7400 77 % 1,56 90oC 68oC 82 % 2,20 200oC 72°C 87 % 2,22 12o°c 62°c 96 % 2,3 ll0oC 68oC 93 % 2,5 90°C 66oC 97 % 4,1 BOOOC llOoC 72 % 4,0 l20°c 68oC 98 % A) inmatning av vatten eller ånga till pannan B) omedelbart före vattnets inmatningsställe Exempel 2 Till en panna enligt exempel 1 tillförs vid motsvarande funtions- förhållanden kalciummagnesiumhydroxid med kalciumhydroxidhalten 45 % magnesiumhydroxidhalten 45 % och 10 % orenheter. Kalciummag- nesiumhydroxid och vatten och/eller ånga matas till rökgaserna antingen i pannan eller till en efter pannan befintlig separat reaktor. 461 958 En ökning av fuktigheten gör speciellt kalciumhydroxiden mycket reaktiv, varvid den snabbt reagerar med de svaveloxider, som rök- gaserna innehåller. Om molförhållandet mellan det kalcium, som kalciumhydroxiden innehåller, och svavlet är åtminstone l, sker omsättningen huvudsakligen mellan kalciumhydroxiden och svavlets oxider och den långsammare magnesiumhydroxiden passerar reaktio- nenszonen väsentligen oförändrad.

Om kalciummagnesiumhydroxiden tillsätts de heta rökgaserna, kan följden bli, att magnesiumhydroxiden sönderfaller till magnesium- oxid och vatten eller att hela kalciummagnesiumhydroxiden sönder- faller till kalciumoxid och magnesiumoxid samt vatten. Båda oxi- derna kan härvid reagera som sådana med svaveloxiderna och då rökgaserna avkyls och fuktigen ökas åter bilda hydroxid, som reagerar vidare med svavlets oxider. Om kalciumets molförhållande till svavlet är åtminstone l, är reaktionsresultaten och för- hållandena på grund av kalciumets snabbare reaktionsförmåga vä- sentligen överensstämmande med de motsvarande värdena i tabell 1.

Claims (5)

461 958 Patentkrav

1. Förfarande för avlägsning av gasformiga svavelföreningar, såsom svaveldioxid, ur rökgaser från pannor, k ä n n e t e c k n a t a v, att a) det förutom ett svavelhaltigt, brännbart ämne (4) och en syrehaltig gas (5) även matas pulverformig alkali- och/eller jordalkalimetallhydroxid (6) till pannan (1) för att erhålla motsvarande nybildade och mycket reaktiva oxid i de från pannan avgående svaveldioxidhaltiga rökgaserna (8), b) så mycket vatten (9) och/eller ånga insprutas separat i pannan (1) och/eller en därpå följande reaktionszon (2) att nämnda oxid där bildar motsvarande hydroxid in situ för reaktion i gassuspension med nämnda gasformiga svavelföreningar i rökgaserna och slutligen att c) det som reaktionsprodukt erhållna fasta ämne (12), som innehåller alkali- och/eller jordalkalimetallsulfat samt möjligen sulfit, separeras (3) från gaserna (11) i väsentligen torrt tillstånd sedan det lämnat reaktionszonen (2).

2. Förfarande enligt patentkrav Ik k ä n n e t e c k n a t a v, att det matas ett överskott av pulverformig hydroxid (6,6') i förhållande till det i rökgaserna befintliga svavlet.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v, att insprutningen av vatten (9) och/eller ånga utförs, då rökgasernas (8) temperatur är 50-800'C, företrädesvis 90-200°C.

4. Förfarande enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t a v, att i rökgaserna (8) insprutas högst så mycket vatten (9), att detta kan förflyktigas av den vârmeenergi, som rökgaserna och reaktionerna förmår producera.

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 4, k ä n n e t e c k - n a t a v, att hydroxiden, som skall tlllsâttas, år kalciumhydroxid eller en blandning av kalcium- och magnesiumhydroxid.