SE462369B - Foerfarande vid rening av processgaser saasom roekgaser - Google Patents

Description

462 569 2 10 15 20 25 30 35 fördelad vattenlösning, som innehåller natriumsulfid, i processgaserna.

Natriumsulfiden reagerar med kvicksilverångan och reaktionsprodukterna bildar fasta partiklar, vilka partiklar avskiljs tillsammans med de in- spolade vattendropparna i efterföljande fuktavskiljande filter och baff- lar. En nackdel med detta förfarande är att det använda vattnet måste filtreras för avskiljning av nämnda partiklar innan det kan släppas ut i naturen.

I SE-8003615 beskrivs slutligen ett förfarande att avskilja kvick- silverföreningar ur rökgaser från sopförhränningsanläggningar genom in- sprutning av en finfördelad, vattenhaltig vätska i rökgaserna. Denna vätska kommer att förångas av de varma rökgaserna, vilket innebär att rök- gaserna och däri medbringad flygaska kommer att avkylas. Eftersom flyg- aska vid låga temperaturer kan minska halten av vissa kvicksilverföre- ningar i rökgaserna genom en adsorptionsprocess, kommer nämnda vätske- insprutning att medverka till att halten kvicksilverföreningar i rökgaser- na minskar. Företrädesvis tillsätts hydratiserad kalk (Ca(0H)2) till vätskan för att minska risken för att kvicksilvret uttvättas från flyg- askan, när denna deponeras, och åstadkomma att försurande gaser, såsom klorväte, avskiljs från rökgaserna.

Den främsta nackdelen med detta förfarande är att det bara åstad- kommer en ca 50%-ig avskiljning av det kvicksilver som finns i rökgaserna, vilket är otillräckligt för att uppfylla rådande gränsvärden för kvick- silverutsläpp i atmosfären. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett förfarande vid rening av rökgaser, vilket förfarande är enkelt och billigt att utföra samtidigt som en minst 90%-ig avskiljning av rökgasernas kvick- silver och/eller kvicksilverföreningar åstadkommes. Förfarandet skall även möjliggöra en avskiljning av rökgasernas försurande gaser.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen med ett förfarande, som är av det inledningsvis angivna slaget och som kännetecknas av att vattnet tillförs i en sådan mängd och så finfördelat att det helt förångas vid kontakt med processgaserna, och att ett med processgasernas försurande gaser reaktivt andra absorptionsmaterial tillförs till processgaserna i form av vattensuspension eller ett torrt pulver för avskiljning av de för- surande gaserna ur processgaserna.

Det första och det andra absorptionsmaterialet kan tillföras till processgaserna i samma vattensuspension eller också kan det andra absorp- tionsmaterialet tillföras till processgaserna i form av ett torrt pulver 10 15 20 25 30 35 så 462 569 nedströms tillförseln av en det första absorptionsmaterialet innehållande vattenlösning eller vattensuspension.

Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till bifogade ritningar.

Fig 1 visar schematiskt en anläggning för rening av rökgaser från en med hushållsavfall eldad panncentral, vilken anläggning innefattar en kontaktreaktor för genomförande av en första utföringsvariant av förfarandet enligt föreliggande uppfinning.

Fig 2 visar schematiskt en enligt en annan princip konstruerad kontakt- reaktor för genomförande av en andra utföringsvariant av förfaran- det enligt uppfinningen.

De rökgaser som bildas vid avfallsförbränning i den i fig 1 visade panncentralen 1 leds på konventionellt sätt till en förvärmare 2. Denna är anordnad att överföra värme från de varma rökgaserna till förbrännings- luft, som via en kanal 2a matas till panncentralen med hjälp av en fläkt 3.

De varma rökgaserna leds via en kanal 4 till en elektrostatisk stoft- avskiljare 5 och därifrån via en kanal 5a till en kontaktreaktor 6. Då rökgaserna inströmmar i kontaktreaktorn innehåller de således huvudsak- ligen gasformiga föroreningar, såsom kvicksilver, kvicksilverföreningar, gasformigt klorväte och svaveldioxid.

Kontaktreaktorn 6 har i sin övre del en anordning 7, vilken via en ledning 8 tillförs ett första medium i form av luft, via en ledning 9 tillförs ett andra medium i form av i vatten lösta eller suspenderade natriumsulfidpartiklar, som utgör ett med kvicksilvret eller kvicksilver- föreningarna reaktivt absorptionsmaterial, och via en ledning 10 tillförs ett tredje medium i form av i vatten lösta eller suspenderade kalkpartik- lar, som utgör ett med klorvätet och svaveldioxiden reaktivt absorptions- material. Dessa tre medier blandas i anordningen 7 och utsprutas via ett antal munstycken 11 så i kontaktreaktorns inre att en effektiv blandning av rökgaserna och den utsprutade blandningen erhålls. Det vatten som in- sprutas i kontaktreaktorn 6 tillförs i en sådan mängd och så finfördelat att det helt föràngas vid kontakt med de varma rökgaserna. Denna kontakt- reaktor arbetar således enligt den så kallade våttorra metoden.

Härvid bildar natriumsulfiden och kvicksilvret eller kvicksilverföre- ningarna kvicksilversulfid i form av partiklar. Kalken och klorvätet bildar kalciumklorid i form av partiklar, medan kalken och svaveldioxiden bildar kalciumsulfit och/eller kalciumsulfat i form av partiklar.

Lämpliga munstycken 11 finns bl a beskrivna i den europeiska patent- 462 369 4 10 15 20 25 30 35 ansökan 821l0320.7 med publiceringsnummer EP-0079081 och den europeiska patentansökan 85850112.5.

De tyngre partiklarna faller till kontaktreaktorns 6 botten, medan de lättare partiklarna medföljer rökgaserna till ett slangfilter 13 via en kanal 12. I slangfiltret avskiljs sistnämnda partiklar fràn rökgaserna, som via en kanal 14 leds till en rökgasfläkt 15, som via en kanal 16 matar de från stoft och försurande gaser renade rökgaserna till en skorsten 17 för utsläpp i atmosfären. 6 I fig 2 visas en kontaktreaktor 60 som dels arbetar enligt den så kallade våttorra metoden, dels arbetar enligt den så kallade heltorra me- toden. Kontaktreaktorn har tidigare beskrivits i den europeiska patent- ansökan 86850134-7.

Denna kontaktreaktor 60 är avsedd att inplaceras i den i fig 1 visade anläggningen pä exakt samma sätt som kontaktreaktorn 6 och omvandlar lik- som denna genom en absorptionsprocess rökgasernas gasformiga föroreningar till partiklar, som avskiljs fràn rökgaserna i det efterföljande slangfilt- ret 13.

Rökgaserna tillförs till kontaktreaktorn 60 via en anslutningsdel 61, som är utformad som ett tangentiellt inlopp i kontaktreaktorns mittenparti och mynnar i ett cylinderformat rum 62, vilket avsmalnar nedåt för bildan- de av en cylinderformad spalt 63.

Denna spalt avgränsas av kontaktreaktorns 60 yttre hölje 69 och inre väggpartier 64, 65, som mellan sig avgränsar ett inre väsentligen cylinder- format utrymme 66, vid vilkets nedre parti munstycken 67, 68 är så anord- nade att de skjuter in utrymmet 66. Utrymmets 66 övre parti 66b är där- emot avsmalnande och mynnar i ett rörformat element 72, som är centralt placerat i rummet 62 och har stor tvärsnittsarea i förhållande till spal- ten 63. Det rörformade elementet 72 är försett med ett första turbulens- bildande organ 70 och ett nedströms detta organ anordnat första medel 71 för tillförsel av torrt kalkpulver till det inre av elementet 72.

Som framgår av fig 2 mynnar det rörformade elementet 72 i en diver- gerande del 73, som sträcker sig mellan elementet 72 och kontaktreaktorns 60 yttre hölje 69. Nedströms denna divergerande del 73 finns det en för- sta reaktionsdel 74, som således avgränsas av kontaktreaktorns yttre hölje 69 och följaktligen erhåller maximal tvärsnittsarea. Denna reaktionsdel 74 är försedd med ett andra medel 75 för tillförsel av torrt kalkpulver till det inre, övre partiet av reaktionsdelen. Nedströms detta andra medel 75 finns det vidare ett andra turbulensbildande organ 76, en bland- 10 15 20 25 30 35 5 462 369 ningsdel 77 samt en andra reaktionsdel 78.

Det första och det andra turbulensbildande organet 70 respektive 76 är företrädesvis av den typ som visas och beskrivs i den europeiska patent- ansökan 85850382.4.

Via anslutningsdelen 61 inströmmar således rökgaserna i rummet 62 och härifrån leds de efter en viss hastighetsökning genom spalten 63 och passe- rar härvid väggpartiernas 64, 65 ytterytor, till vilka de avger en viss del av sin värmeenergi. Väggpartierna uppvärms härigenom samtidigt som rökgaserna avkyls.

Då rökgaserna när spaltens 63 nedre parti tvingas de att vända 1800 och kommer härigenom att ledas in i utrymmet 66 (se fig 2), i vilket mun- styckena (67, 68) insprutar en uppåtriktad dimma av finfördelad vätska.

Denna vätska utgörs av vatten med lösta eller suspenderade natriumsulfid- partiklar, som utgör ett med rökgasernas kvicksilver och/eller kvicksilver- föreningar reaktivt absorptionsmaterial. Eftersom natriumsulfiden således tillsätts till rökgaserna redan vid utrymmets 66 inlopp, kommer en lång uppehållstid att erhållas, varigenom blandningen och därmed reaktionen mellan natriumsulfiden och rökgasernas kvicksilver och/eller kvicksilver- föreningar kommer att underlättas. Följande kemiska reaktion kan anses vara den dominerande: HgCl2 + (Na)2S = HgS + 2 NaCl där HgS och NaCl utgör ett avskiljbart fast material.

Det vatten som insprutas i utrymmet 66 tillförs i en sådan mängd och så finfördelat att det helt förångas vid kontakt med de varma rökgaserna, som hârigenom avkyls. Rökgaserna i utrymet 66, som således tjänar som förângningszon, erhåller härvid en temperatur, som ligger nära, men något överstiger daggpunktstemperaturen.

På grund av att väggpartiernas 64, 65 ytterytor, såsom påpekats ovan, uppvärms av rökgaserna kommer väggpartiernas temperatur att överstiga de i utrymmet befintliga rökgasernas daggpunktstemperatur, varigenom stoft- pábyggnader på väggpartiernas innerytor elimineras.

Härvid kan påpekas att ovannämnda kemiska reaktion företrädesvis sker i vattenfasen, men att den fortsätter i viss utsträckning även i den torra fasen.

Efter att rökgaserna har passerat genom utrymet 66 och där reagerat med de tillförda natriumsulfidpartiklarna leds de in i det rörformade ele- mentet 72, i vilket det bildas virvlar i rökgaserna medelst det turbulens- bildande organet 70 samtidigt som kalkpulver tillförs medelst det första 462 369 6 10 15 20 25 30 35 medlet 71. Detta medför att en effektiv blandning av rökgaserna och kalk- pulvret erhålls i den efterföljande divergerande delen 73. Härigenom un- derlättas reaktionen i reaktionsdelen 74 mellan kalkpulvrets kalkpartiklar och rökgasernas försurande gaser, särskilt klorväte, som genom en absorp- tionsprocess binds kemiskt till kalkpartiklarna. Detta innebär att rök- gasernas försurande gaser, liksom rökgasernas kvicksilver och/eller kvick- silverföreningar omvandlas till partiklar, som sedan kan avskiljas ur rök- gaserna i det efterföljande slangfiltret 13.

Härefter leds rökgaserna vidare upp genom kontaktreaktorn 60, varvid det andra medlet 75, det andra turbulensbildande organet 76, blandnings- delen 77 och den andra reaktionsdelen 78 åstadkommer att den ovan beskriv- na reaktionen mellan kalkpulver och rökgasernas försurande gaser upprepas.

Härigenom kommer en förbättrad avskiljning av de försurande gaserna att erhållas.

De nu från gasformiga föroreningar renade rökgaserna förs via kanalen 120 till slangfiltret 13 och därifrån till skorstenen 17 för utsläpp i atmosfären via kanalen 14, rökgasfläkten 15 samt kanalen 16 på ovan beskri- vet sätt.

För att minimera förbrukningen av natriumsulfid är det viktigt att man kan recirkulera avskilt material, som innehåller icke utnyttjad natri- .umsulfid. Det är naturligtvis härvid önskvärt att recirkulera sä mycket icke reagerat material som möjligt samtidigt som återföreningen av inert material från förbränningen minimeras. För att åstadkomma detta har en föravskiljare 80 (se fig 2), som är avsedd att avskilja grova föroreningar, placerats under kontaktreaktorns 60 munstycke 67, 68.

För att illustrera den tekniska effekten kan nämnas att vid utförda prov med en förbränning av 15 ton hushållsavfall per timme och med en rök- gastempearatur av 140°C kunde följande medelvärden fastställas, när kvick- silverhalten i rökgasen före reningen fluktuerade mellan 500 och 1000 pg per normalkubikmeter (Nm3).

Med tillsats av 0,5 kg (Na)2S per timme emitterades 372 ug kvicksil- ver per Nm3, med tillsats av 1,0 kg (Na)2S per timme emitterades 10 pg kvicksilver per Nm3 och 8 med tillsats av 2,0 kg (Na)2S per timme emitterades 4 pg kvicksilver per Nm3.

Uppfinningen är givetvis inte begränsad till de ovan beskrivna utfö- ringsvarianterna utan kan modifieras på olika sätt inom ramen för efter- 10 7 i 462 369 följande patentkrav.

Exempelvis kan den natriumsulfidinnehàllande vattenlösningen eller -suspensionen tillföras till rökgaserna i en före kontaktreaktorn 6 eller 60 anordnad kylare istället för i själva kontaktreaktorn, vilket innebär att rökgaserna inkommer till kontaktreaktorn något avkylda.

I de ovan beskrivna utföringsvarianterna har natriumsulfid utnyttjats som absorptionsmaterial för rökgasernas kvicksilver och/eller kvicksilver- föreningar, men naturligtvis kan även andra metallsulfider utnyttjas för detta ändamål. Det har dock genom försök visat sig att pä alkalimetaller eller alkaliska jordartsmetaller baserade sulfider är speciellt lämpliga som absorptionsmaterial för kvicksilver och/eller kvicksilverföreningar.

Det kan härvid påpekas att med förfarandet enligt uppfinningen avskiljs även andra tungmetaller än kvicksilver, såsom kadmium och bly.

Claims (3)

462 369 8 10 15 20 PATENTKRAV

1. Förfarande vid rening av processgaser, såsom rökgaser från en anlägg- ning för förbränning av hushållsavfall, som innehåller gasformiga tung- metaller, särskilt kvicksilver och/eller kvicksilverföreningar, och för- surande gaser, såsom klorväte och/eller svaveldioxid, varvid processgaserna bringas i kontakt med en vattenlösning eller en vattensuspension, som inne- håller ett med processgasernas tungmetaller reaktivt första absorptions- material i form av en eller flera metallsulfider, företrädesvis natrium- sulfid, för avskiljning av nämnda tungmetaller ur processgaserna, k ä n n e t e c k n a t a v att vattnet tillförs i en sådan mängd och så finfördelat att det helt förángas vid kontakt med processgaserna, och att ett med processgasernas försurande gaser reaktivt andra absorptions- material tillförs till processgaserna i form av en vattensuspension eller ett torrt pulver för avskiljning av de försurande gaserna ur process- gaserna.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att det första och det andra absorptionsmaterialet tillförs till processgaserna i samma vattensuspension.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att det andra absorptionsmaterialet tillförs till processgaserna i form av ett torrt pulver nedströms tillförseln av en det första absorptionsmaterialet innehållande vattenlösning eller -suspension.