SE466943B - Foerfarande och anordning foer rening av en processgas - Google Patents

Description

A. 66 10 15 20 25 30 35 945 och underhàllsproblem.

Vât-torr rökgasrening ger lägre investeringskostnader, men kräver en mer förädlad och därmed dyrare absorbent än de våta rökgastvättarna. För undvikande av fuktutfällning i rökgasreningssystemet tillförs absorbenten, vid de vát-torra metoderna, löst eller suspenderad i en vattenmängd, som är mindre än den mängd som erfordras för att kyla rökgasen till en tempera- tur understigande mättnadstemperaturen. Dä den suspenderade absorbenten måste tillföras till rökgasen i form av fina vattendroppar, för att den bildade föràngningsytan skall bli tillräckligt stor för att säkerställa en fullständig föràngning av den tillförda vattenmängden, kan suspensionen inte göras tjockare än att den kan finfördelas. Den tillförda vätske- mängden och därmed mängden tillförd absorbent begränsas således av rök- gasens värmeinnehåll.

De helt torra metoderna ger den lägsta investeringskostnaden av rök- gasreningssystemen, men kräver oftast en mycket förädlad och därmed dyr absorbent och ger inte möjlighet till höggradig rening. Detta beror främst pá att fastfasreaktioner är långsamma vid de temperaturer som normalt före- kommer efter en koleldad panna.

För att erhålla en höggradig rening med ett enkelt rökgasrenings- system, som inte innefattar medel för framställning, transport eller finfördelning av en i vatten suspenderad absorbent har olika metoder före- slagits som utgör ett mellanting av de torra och våt-torra metoderna.

I SE-7908674-0 föreslås exempelvis en separat befuktning av rökgaser- na, innan dessa införs i ett slangfilter, vars slangar belagts med en stoftkaka av kalciumhydroxid. I SE-8504675-3 föreslas istället att befukta absorbenten med vatten, innan den tillförs till rökgasen, varvid mängden vatten inte får vara större än att absorbentens pulverkaraktär bevaras.

I annat fall kan inte absorbenten matas ut till rökgasen medelst den på ritningen visade matarskruven. Ingen av dessa metoder ger dock en enligt dagens miljökrav tillfredsställande rökgasrening.

REpoeöRELsE FÖR FÖRELIGGANDE UPPFINNING TEKNISKT PROBLEM Det är således ett problem att åstadkomma en tillfredsställande avskilj- ning av rökgasens gasformiga föroreningar, såsom svaveldioxid, utan använd- ning av en i vatten suspenderad absorbent. 10 15 20 25 30 35 466- 945 Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett enkelt förfarande för effektiv avskiljning av gasformiga föroreningar från exempelvis rökgas utan tillförsel av en i vatten suspenderad absorbent till den förorenade gasen. _ Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkoma en enkel anordning för genomförande av detta förfarande.

LÖSNINGEN Enligt föreliggande uppfinning löses ovannämnda problem med att åstadkomma en tillfredsställande avskiljning av gasformiga föroreningar, såsom svavel- dioxid, från en processgas, såsom rökgas, genom att på i och för sig känt sätt en med de gasformiga föroreningarna reaktiv, partikelformig absorbent, såsom kalk, dispergeras i en bärgas, såsom luft, och vidare att bärgasen och de däri dispergerade absorbentpartiklarna accelereras och därefter med hög hastighet bringas i kontakt med ett trycksatt vätskeflöde, såsom vatten, som finfördelas på partiklarnas yta, innan de bringas i kontakt med gasen för omvandling av dess föroreningar till avskiljbara, partikel- formiga föroreningar.

På grund av att bärgasen och de däri dispergerade partiklarna accele- reras till en hög hastighet, innan de bringas i kontakt med ett trycksatt vätskeflöde, erhålls ett mycket finfördelat vätskeflöde på partiklarnas yta. Den absorbent som bringas i kontakt med rökgaserna utgörs således av fina, befuktade partiklar, som har en hög reaktionsförmåga och snabbt reagerar med gasens gasformiga partiklar och genom en absorptionsprocess omvandlar dessa till avskiljbara, partikelformiga föroreningar.

Bärgasen och de däri dispergerade, befuktade partiklarna retarderas företrädesvis innan de tillförs till processgasen.

Vätskeflödet tillförs företrädesvis i sådan mängd till bärgasen att massförhållandet mellan den tillförda vätskan och de i bärgasen disperge- rade absorbentpartiklarna ligger i intervallet 0,1 - 10, särskilt ca 0,5.

För att åstadkomma en avskiljning av gasens gasformiga föroreningar enligt det ovan angivna förfarandet anordnas i anslutning till ett utrymme för bringande en gasformiga föroreningar innehållande processgas, såsom rökgas, i kontakt med en med de gasformiga föroreningarna reaktiv, partikelformig absorbent, såsom kalk, ett medel för dispergering av absor- bentens partiklar i en bärgas, såsom luft. Detta medel står i förbindelse med minst en, i utrymmet placerad venturianordning med minst en insugnings- 466 943 10 15 20 25 30 35 4 öppning för tillförsel av ett trycksatt vätskeflöde, såsom vatten, till bärgasen och de däri dispergerade partiklarna.

Venturianordningen har företrädesvis en konvergent inloppsdel för accelerering av bärgasen och de däri dispergerade partiklarna, en hals med konstant tvärsnittsarea samt en divergent utloppsdel för retardering av bärgasen och de däri dispergerade, befuktade partiklarna. venturianordningens insugningsöppning är företrädesvis anordnad i dess hals, särskilt omedelbart uppströms dess divergenta utloppsdel, eller i dess konvergenta inloppsdel.

Venturianordningen har företrädesvis ett cirkulärt tvärsnitt och insugningsöppningar, som är symmetriskt anordnade i halsens inneryta i ett plan vinkelrätt mot venturianordningens symmetriaxel.

Varje insugningsöppning bildar företrädesvis mynning till en insug- ningskanal, vars centrumlinje bildar en vinkel, som ligger i intervallet 10°- 80°, särskilt 45°, med venturianordningens symmetriaxel. venturianordningens konvergenta inloppsdel har företrädesvis vid sin uppströms-ände en diameter som ligger i intervallet 40 - 120 mm, särskilt 80 mm, medan dess hals företrädesvis har en diameter som ligger i inter- vallet 20 - 60 mm, särskilt 40 mm och dess divergenta utloppsdel vid sin nedströms-ände företrädesvis har en diameter som ligger i intervallet 30 - 80 mm, särskilt 50 mm. venturianordningens konvergenta inloppsdel har företrädesvis en längd som ligger i intervallet 40 - 90 mm, särskilt 60 mm, medan dess hals före- trädesvis har en längd som ligger i intervallet 20 - 40 mm, särskilt 30 mm, och dess divergenta utloppsdel företrädesvis har en längd som ligger i intervallet 20 - 80 mm, särskilt 30 mm.

BESKRIVNING Av FöREsLAGEN uTFöRmesFoRM Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till bifogade ritningar.

Fig 1 visar schematiskt en anläggning för rening av rökgaser från en koleldad panncentral, vilken anläggning innefattar en anordning enligt föreliggande uppfinning.

Fig 2 visar en detaljvy av en del av anordningen enligt fig 1.

Den rökgas som bildas vid förbränning av kol i den i fig 1 visade panncentralen 1 leds till en luftförvärmare 2. Denna är anordnad att över- föra värme fran den varma rökgasen till förbränningsluft, som via en kanal 10 15 20 25 30 35 5 466-943 2a matas till panncentralen medelst en fläkt 3.

Rökgasen leds sedan, utan föregående avskiljning av dess flygaska, via en kanal 4 till en långsträckt rörreaktor 5, där den blandas med en med rökgasens gasformiga föroreningar reaktiv absorbent. Denna tillförs till reaktorn via en i reaktorns nedre del placerad venturianordning 6, se fig 2, i form av fina, befuktade partiklar. Framställningen av dessa partiklar kommer att beskrivas närmare längre fram i beskrivningen.

I rörreaktorn 5 blandas absorbentpartiklarna effektivt med rökgasen, varvid den med partiklarna tillförda fuktmängden förângas under kontakten med rökgasen samtidigt som rökgasens gasformiga föroreningar, såsom svavel- dioxid, reagerar med partiklarna och omvandlas till partikelformiga föroreningar. Den tillförda fuktmängden är så vald i förhållande till rök- gasens temperatur att rökgasen inte kyls till en temperatur understigande mättnadstemperaturen för undvikande av fuktutfällning.

Då rörreaktorn 5 har ungefär samma tvärsnittsyta som kanalen 4 sjunker rökgasens hastighet inte nämnvärt när den leds in i rörreaktorn.

Rökgasens hastighet förblir således tillräckligt stor för att även med- bringa de tyngre partiklarna av de vid reaktionen bildade partikelformiga föroreningarna, oreagerade absorbentpartiklarna samt rökgasens flygaska till en nedströms rörreaktorn placerad elektrostatisk stoftavskiljare 7.

Häri avskiljs rökgasens partiklar, varefter den från partikel- och gas- formiga föroreningar renade rökgasen via en kanal 8 leds till en rökgas- fläkt 9. Denna matar via en kanal 10 den renade rökgasen till en skorsten 11 för utsläpp i atmosfären.

De partiklar som avskiljs i stoftavskiljaren 7 uppsamlas i tre, i dennas botten utformade stoftfickor 12, 13 och 14. De partiklar som upp- samlas i den första stoftfickan 12, ca 90 8 av den totala stoftmängden, förs via en ledning 15 till en återcirkulationssilo 16. De partiklar som uppsamlas i fickorna 13 och 14 förs istället via en ledning 17 till en icke visad lagringsilo.

De avskilda partiklar som lagras i återcirkulationssilon 16 blandas med torra, färska absorbentpartiklar, företrädesvis kalciumhydroxid, som är lagrade i en silo 18, i en ledning 19. Hur stor mängd färsk absorbent som tillförs från silon 18 till ledningen 19 bestäms på konventionellt sätt av den restemission som uppmäts i kanalen 8 efter stoftavskiljaren.

Hur stor mängd återcirkulerat absorptionsmaterial som tillförs till ledningen 19 bestäms i beroende av mängden tillfört färskt absorptions- material, så att det vid en viss last tillförs en konstant mängd absorp- 466 943 10 15 20 25 30 35 tionsmaterial till rörreaktorn 5.

En fläkt eller kompressor 20 tillför färsk luft till ledningen 19 med ett sådant tryck, ca 0,5 bar, att luften förmår att blanda de färska absor- bentpartiklarna med de återcirkulerade partiklarna samt tillföra dessa i dispergerad form till venturianordningen 6, som är anordnad i ledningens 19 övre ände.

Som framgår av fig 2 utgörs venturianordningen 6 av tvâ delar 21 och 22, som är förbundna med varandra medelst en mutter 23. Den första delen 21, som är fast monterad i ledningens 19 övre ände, har en konvergent del 21a med en längd pá ca 60 mm och en diameter på ca 80 mm vid sin uppströms- ände samt en halsdel 21b med en konstant diameter på ca 40 mm. Delen 22 har också en halsdel 22a, som tillsammans med halsdelen 21b bildar en hals med en total längd på ca 30 mm, samt en divergent del 22b med en längd på ca 30 mm och en diameter på ca 50 mm vid sin nedströms-ände. Halsdelen 22a är försedd med ett runtomgâende hålrum 24, i vilket en vattenledning 25 mynnar. Hålrummet 24 står i förbindelse med venturianordningens inre medelst fyra insugningskanaler 26, vars insugningsöppningar 27 är sym- metriskt anordnade i halsens inneryta omedelbart uppströms venturianord- ningens divergenta del 22b.

Då luften och de däri dispergerade absorptionspartiklarna inströmmar i venturianordningens konvergenta del 21a accelereras luften och därmed partiklarna till en hastighet i storleksintervallet 70 - 150 m/s, särskilt 100 m/s, innan den inströmmar i halsen 21b och 22a. När luften passerar insugningsöppningarna 26 bringas den i kontakt med ett vattenflöde, som med högt tryck, ca 15 bar, tillförs till venturianordningens inre via ledningen 25, hålrummet 24 och insugningsöppningarna 26. Härigenom åstad- kommes en mycket fin finfördelning av vattenflödet, som fastnar på absor- bentpartiklarnas yta i form av mycket små droppar. Absorbentens pulver- karaktär bevaras således, trots att den nu innehåller så mycket fukt att den erhåller en hög reaktionsförmåga. De befuktade absorbentpartiklarna tillförs sedan via den divergenta delen 22b till rörreaktorn 5, se fig 1.

Tack vare att insugningskanalerna är så upptagna i.halsen att deras centrumlinjer bildar en vinkel pà ca 45° med venturianordningens symmetri- axel, se fig 2, och att deras insugningsöppningar är placerade omedelbart uppströms den divergenta delen 22b förhindras vattenbesprutning av och därigenom stoftuppbyggnad på venturianordningens insida. Stoftuppbyggnad motverkas även av den i absorbenten befintliga flygaskan, som innehåller aluminium- och kiseldioxid, som verkar såsom slipmedel. 10 15 20 25 30 35 466'945 EXEMPEL En rörreaktor med en diameter pá 0,5 m och en längd pà 16 m tillfördes ett rökgasflöde på 4900 Nm3/h med en temperatur pä 166°C, en hastighet pà 11 m/s samt en svaveldioxidkoncentration pä 1020 mg/Nm3. Rökgasens uppe- hàllstid i rörreaktorn var således ca 1,6 s. Den till rörreaktorn till- förda, befuktade absorbenten utgjordes per timme av 7 kg kalciumhydroxid, 483 kg àtercirkulerat stoft och 240 liter vatten, massförhällandet mellan det tillförda vattnet och absorbenten uppgick således till 0,49. Mättnads- temperaturen i rörreaktorn uppgick till 52°C.

Nedströms den elektrostatiska stoftavskiljaren uppgick svaveldioxid- koncentrationen till 95 mg/Nm3, medan temperaturen uppgick till 75°C. Fukt- halten pà det i stoftavskiljaren avskilda stoftet uppgick till 0,8 vikts- procent. Avskiljningsgraden för svaveldioxid uppgick således till 91 %. I SAMMANFATTNING Uppfinningen är givetvis inte begränsad till det ovan beskrivna utförings- exemplet, utan kan modifieras på olika sätt inom ramen för efterföljande patentkrav. e Exempelvis kan rörreaktorn 5 vara försedd med flera, exempelvis fyra, venturianordningar istället för en enda venturianordning. Dessa bör dock vara anordnade pà samma nivå i reaktorn, så att det inte föreligger någon risk för att de sprutar stoft på varandra.

Exempelvis kan reaktorn utgöras av ett större kärl med ett förhållan- de mellan reaktorns höjd/längd och den hydrauliska diametern i storleks- ordningen 2-5 istället för av ett lângsträckt rör med motsvarande för- hållande i storleksordningen 10-40. Venturianordningarna kommer vid denna variant att vara placerade i reaktorns övre del istället för i dess nedre del.

Exempelvis kan stoftavskiljaren 7 utgöras av ett textilt spärrfilter, såsom ett slangfilter, istället för av en elektrostatisk stoftavskiljare.

Exempelvis kan den färska absorbenten utgöras av kalciumoxid istället för kalciumhydroxid.

Exempelvis kan rökgasreningsanläggningen även vara försedd med en uppströms rörreaktorn placerad stoftavskiljare.

Claims (10)

466 945 10 15 20 25 30 35 8 P A T E N T K R A V

1. Förfarande för rening av en processgas, såsom rökgas, från gasformiga föroreningar, såsom svaveldioxid, varvid gasen bringas i kontakt med en, med de gasformiga föroreningarna reaktiv, partikelformig absorbent, såsom kalk, för omvandling av dessa föroreningar till avskiljbara, partikel- formiga föroreningar, varvid absorbentens partiklar dispergeras i en bär- gas, såsom luft, k ä n n e t e c k n a t av att bärgasen och de däri dispergerade partiklarna accelereras och därefter med hög hastighet bringas i kontakt med ett trycksatt vätskeflöde, såsom vatten, som fin- fördelas på partiklarnas yta, innan de tillförs till processgasen.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att bärgasen och de däri dispergerade, befuktade partiklarna retarderas innan de tillförs till processgasen.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att vätskeflödet tillförs i sådan mängd till bärgasen att massförhàllandet mellan den tillförda vätskan och de i bärgasen dispergerade absorbent- partiklarna ligger i intervallet 0,1 - 10, särskilt ca 0,5.

4. Anordning för genomförande av förfarandet enligt krav 1, innefattande ett utrymme (5) för bringande en gasformiga föroreningar innehållande pro- cessgas, såsom rökgas, i kontakt med en med de gasformiga föroreningarna reaktiv, partikelformig absorbent, såsom kalk, för omvandling av dessa föroreningar till avskiljbara, partikelformiga föroreningar och ett medel (20) för dispergering av absorbentens partiklar i en bärgas, såsom luft, k ä n n e t e c k n a d av att medlet står i förbindelse med minst en, i utrymmet (5) placerad venturianordning (6) med en konvergent inloppsdel (2la) för accelerering av bärgasen och de däri dispergerade partiklarna, minst en nedströms inloppsdelen anordnad insugningsöppning (27) för till- försel av ett trycksatt vätskeflöde, såsom vatten, till bärgasen och de däri dispergerade partiklarna samt en utloppsdel (22b) för tillförsel av bärgasen och de däri dispergerade, befuktade partiklarna till utrymmet (5).

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att venturianord- ningen (6) har en hals (21b, 22a) med konstant tvärsnittsarea samt en di- vergent utloppsdel (22b). 10 15 20 25 466-945 9 , ~

6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att venturianord- ningens (6) insugningsöppning (27) är anordnad i dess hals (2lb, 22a), företrädesvis omedelbart uppströms dess divergenta utloppsdel (22b).

7. Anordning enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a d av att ven- turianordningen (6) har ett cirkulärt tvärsnitt och insugningsöppningar (27), som är symmetriskt anordnade i halsens (2lb, 22a) inneryta i ett plan vinkelrätt mot venturianordningens symmetriaxel.

8. Anordning enligt något av krav 4 - 7, k ä n n e t e_c k n a d av att varje insugningsöppning (27) bildar mynning till en insugningskanal (26), vars centrumlinje bildar en vinkel, som ligger i intervallet 10° - 80°, särskilt 45°, med venturianordningens (6) symmetriaxel.

9. Anordning enligt krav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a d av att ven- turianordningens (6) konvergenta inloppsdel (2la) vid sin uppströms-ände har en diameter som ligger i intervallet 40 - 120 mm, företrädesvis 80 mm, att dess hals (2lb, 22a) har en diameter som ligger i intervallet 20 - 60 mm, företrädesvis 40 mm, och att dess divergenta utloppsdel (22b) vid sin nedströms-ände har en diameter som ligger i intervallet 30 - 80 mm, före- trädesvis 50 mm.

10. Anordning enligt krav 5 - 9, k ä n n e t e c k n a d av att venturi- anordningens (6) konvergenta inloppsdel har en längd som ligger i inter- vallet 40 - 90 mm, företrädesvis 60 mm, att dess hals (2lb, 22a) har en längd som ligger i intervallet 20 - 40 mm, företrädesvis 30 mm, och att dess divergenta utloppsdel har en längd som ligger i intervallet 20 - 80 mm, företrädesvis 30 mm.