SE514077C2 - Förfarande vid gasrening - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 077 2 514: Klor och svavel binds ofta till en kalkhaltig absorbent som i finfördelad form blandas i rökgasen och därefter avskiljes med absorberade föroreningar. Minskning av utsläpp av kväveoxider kan ske genom reduktion av kväveoxiderna till rent kväve, efter tillsats av ammoniak, med eller utan katalytisk pàverkan om temperaturen för rökgasen anpassas för detta.

Den icke katalytiska reduktionen (SNCR) kan ske med smà investeringar men är mindre effektiv än den katalytiska (SCR) som kräver stora investeringar. Vid katalytisk reduktion kan man nä en hög verkningsgrad utan att man därmed istället fär väsentliga utsläpp av ammoniak, s.k. slip, medan icke katalytisk reduktion ger en växande ammoniak-slip vid strävan efter hög verkningsgrad.

Den ammoniak som tillförs, bildar även ammoniumsalter med rökgasens sura komponenter, företrädesvis klorväte. När rökgasen kyls under vissa gänsvärden börjar dessa ammoniumsalter att fällas ut, kondensera, och de pàslag som blir följden i exempelvis en värmeväxlare leder till driftsstörningar och höjda underhällskostnader. För att undvika detta làter man gasen lämna pannan med högre temperatur och accepterar ett lägre energiutbyte av bränslet.

Den högre avgastemperaturen leder till ytterligare en nackdel om en efterföljande rening frän sura komponenter sker med injicering av en torr absorbent. Vid sådan gasabsorption minskar verkningsgraden med ökande temperatur och man får i dessa fall antingen ökade utsläpp eller ökad förbrukning av absorbent.

UPPFINNINGENS SYFTE Uppfinningens huvudsyfte är att anvisa en metod som möjliggör höggradigt avlägsnande av sàväl kväveoxider som klorväte och svaveldioxid fràn rökgas bildad vid förbränning av avfall, exv. hushàllssopor. 10 15 20 25 30 35 514- 077 3 Uppfinningen har vidare som syfte att anvisa en metod för minskning av kväveoxidutsläpp i befintliga anläggningar utrustade med torrabsorptionssystem för avlägsnande av exv. klorväte, utan väsentlig försämring av torrabsorptionen när icke katalytisk kväveoxidrening införs.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning avser ett förfarande vid rening av rökgas bildad vid förbränning av avfall, företrädesvis hushàllssopor. Till rökgasen sättes ammoniak, för reduktion av kväveoxider, och ett finfördelat torrt kalkbaserat absorptionsmaterial, avsett att reagera med rökgasens sura komponenter. Rökgasen kyles àtminstone delvis med värmeväxlarytor. Absorptionsmaterialet avskiljes fràn rökgasen i ett spärrfilter.

Vid förfarandet enligt uppfinningen tillföres rökgasen ammoniak och kyles därefter, genom kontakt med värmeväxlarytor, med en temperatur nära, men över, den temperaturgräns vid vilken utfällningar av ammoniumsalter börjar pà värmeväxlarens yta. Rökgasen tillföres det torra finfördelade absorptionsmaterialet och kyles ytterligare genom att en andra gas, med lägre temperatur än den rökgasen har efter den tidigare kylningen, inblandas i rökgasen uppströms spärrfiltret.

ALLMÄN BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN För att minska utsläppen av kväveoxider injiceras, som nämnts ovan, ammoniak i en rökgas. Detta kan ske för icke katalytisk reduktion av kväveoxiderna vid temperaturer mellan 650°C och 850°C och vid katalytisk reduktion vid ungefär 250°C till 400°C.

Den katalytiska reduktionen (SCR) är effektiv men kräver stora investeringar. Vid förbättring av äldre 10 15 20 25 30 35 514 077 4 anläggningar är den icke katalytiska reduktionen (SNCR) ofta det rimligaste valet.

En av konsekvenserna med SNCR är att ammoniak màste tillsättas i överskott, C(NH,)/C(NOx) > 1,1, om reduktionen skall bli effektiv. Detta företrädesvis i sádan mängd att överskott beror tyvärr dessutom i hög grad pä rökgasens temperatur. Om temperaturen är för hög förbränns en del av ammoniaken och om den är för làg sker de önskade reaktionerna för làngsamt. Vid processer där temperaturfluktuationer förekommer mäste man därför för att uppnà önskad grad av reduktion ta som konsekvens att en stor del av ammoniaken finns kvar oreagerad i rökgasen.

Vid SCR kan denna ammoniakslip hállas mycket làg, 2-5 ppm, medan man vid SNCR maste räkna med 10-50 ppm.

Konsekvensen av detta är inte bara en risk för ammoniakutsläpp utan ocksa en risk för driftsstörningar.

Den inte reducerande ammoniaken kommer till stor del att reagera med rökgasens sura komponenter och bilda ammoniumsalter dà rökgasen kyles. Ju högre den förväntade minskningen av kväveoxider ligger, desto mer ammoniak maste tillföras och desto högre blir ammoniakslipen och saltbildningen. Om rökgasen med ett innehåll av dessa salter kyles tillräckligt kommer de att ge pàslag pá de kylande ytorna. Detta börjar ske vid ungefär l25°C. Därför kan man vanligtvis inte kyla rökgasen med kylytor under denna temperatur utan mäste avsluta kylningen med en rimlig marginal däröver, med exv. l35°C till l60°C som rökgastemperatur.

Som nämnts ovan leder detta inte bara till energiförluster, utan ocksà till att ett efterkopplat torrabsorptionssystem fungerar väsentligt sämre.

För att undvika denna försämrade absorption föreslas enligt föreliggande uppfinning att rökgasen, efter den nämnda kylningen med värmeväxlarytor, kyles ytterligare genom att en kall gas inblandas i rökgasen. Denna kalla gas kan väljas relativt fritt, men torde av praktiska skäl företrädesvis vara luft. Ett alternativ är kyld rökgas. 10 15 20 25 30 35 514 077 5 Genom denna inblandning kan gasblandningens temperatur anpassas till en som är lämplig för absorptionsreaktionen.

Lämpligt intervall är lOO°C till l50°C, företrädesvis llO°C till l35°C.

Inblandningen mäste givetvis ske uppströms det spärrfilter som användes för stoftavskiljningen, men kan ske sàväl uppströms som nedströms injiceringen av finfördelat torrt absorptionsmaterial. vid inblandning av kall gas uppströms injiceringen av finfördelat torrt absorptionsmaterial innebär visserligen kylningen en utfällning av ammoniumsalter, men detta kommer till stor del att ske pá den flygaska som finns i gasen och endast till ringa del pà kanalens väggar. Dessa väggar är väsentligt mindre känsliga för försmutsning och relativt lätta att rengöra i jämförelse med värmeväxlarens ytor.

Det torra kalkbaserade absorptionsmaterialet bestàr lämpligtvis helt eller delvis av kalkhydrat.

KORTFATTAD FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu närmare beskrivas i anslutning till bifogade ritningar där Fig. 1 visar en schematisk bild av en utföringsform av en anläggning för gasrening enligt uppfinningen.

BESKRIVNING Av FÖRESLAGEN UTFÖRINGSFORM Fig. 1 visar en anläggning 1 för förbränning av hushállssopor och rening av den bildade rökgasen.

Anläggningen l innefattar en eldstad 2 med en tillförselledning för bränsle 12 och och en annan tillförselledning ll för förbränningsluft. I anslutning till eldstaden 2 finns en kylande värmeväxlare 3, en reaktor 4, en gasblandare 5 och ett slangfilter 6 samt en icke visad skorsten. 10 15 20 25 30 35 Med en ledning 13 införs ammoniak i rökgasen mellan eldstaden 2 och värmeväxlaren 3. Till reaktorn 4 förs torr finfördelad hydratkalk genom en ledning 14 och blandas med rökgasen. Genom en kanal 15 förs kall luft till blandaren 5 där den blandas med rökgasen.

Uppfinningens funktion är följande.

I eldstaden 2 förbränns via ledningen 12 införda sopor med förbränningsluft införd via den andra ledningen 11. I eldstaden kyles den bildade rökgasen med strålning och konvektion till en temperatur av ungefär 800°C. Vid denna temperatur injiceras ammoniak via ledningen 13 och rökgasen leds vidare till värmeväxlaren 3. Värmeväxlaren 3 kan vara sammanbyggd med eldstaden 2. Det väsentliga är att en injektionspunkt för ammoniak i temperaturintervallet 650°C till 850°C kan anordnas. I värmeväxlaren 3 kyls rökgasen till en temperatur av ungefär 140°C.

Under kylningen reagerar ammoniak och kväveoxider så att rent kväve och vatten bildas.

Fran värmeväxlaren 3 leds rökgasen till reaktorn 4 där och blandas Rökgasen med den införda kalken leds till finfördelad torr kalk införes, med ledningen 14, med rökgasen. blandaren 5 där kall luft införes, via kanalen 15, och Gasblandningen med den finfördelade där kalken med absorberade föroreningar och bildade restprodukter blandas med rökgasen. kalken strömmar därefter genom slangfiltret 6, avskiljs, till den icke visade skorstenen.

ALTERNATIVA UTFÖRINGSFORMER Sättet enligt uppfinningen är givetvis inte begränsat till det ovan angivna utföringsexemplet utan kan varieras pà ett flertal sätt inom ramen för efterföljande patentkrav.

Sa kan exempelvis den kalla luften blandas in uppströms tillförsel av kalk eller annan absorbent genom att blandaren 5 placeras uppströms reaktorn 4.

Claims (10)

10 15 20 25 30 514 077 PATENTKRAV

1. Förfarande vid rening av rökgas bildad vid förbränning av avfall, företrädesvis hushallssopor, varvid till rökgasen sättes, ammoniak, för reduktion av kväveoxider, och ett finfördelat torrt kalkbaserat absorptionsmaterial, avsett att reagera med rökgasens sura komponenter, rökgasen åtminstone delvis kyles med värmeväxlarytor, och absorptionsmaterialet avskiljes frán rökgasen i ett spärrfilter, k ä n n e t e c k n a t av att rökgasen först tillföres ammoniak, att rökgasen därefter kyles, genom kontakt med värmeväxlarytor, med en temperatur nära, men över, den temperaturgräns vid vilken utfällningar av ammoniumsalter börjar pä värmeväxlarens yta, att rökgasen tillföres det torra finfördelade absorptionsmaterialet, att rökgasen ytterligare kyles genom att en andra gas, med lägre temperatur än den rökgasen har efter den tidigare kylningen, inblandas i rökgasen uppströms spärrfiltret.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att rökgasen kyles med värmeväxlarytor till en temperatur mellan 160°C och l35°C. 10 15 20 25 30 35 514 077 8

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att rökgasen vid inblandningen av den andra gasen kyles till en temperatur mellan l50°C och lO0°C, företrädesvis till en temperatur mellan l35°C och l10°C. 2 eller 3, av att inblandningen av den andra

4. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t gasen sker nedströms tillförseln av det torra finfördelade absorptionsmaterialet.

5. Förfarande enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att inblandningen av den andra gasen sker uppströms tillförseln av det torra finfördelade absorptionsmaterialet.

6. Förfarande enligt nàgot av tidigare krav, k ä n n e t e c k n a t av att den andra gasen utgöres av luft.

7. Förfarande enligt nàgot av tidigare krav, k ä n n e t e c k n a t av att den andra gasen utgöres av kall rökgas.

8. Förfarande enligt nàgot av tidigare patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att ammoniak tillföres överstökiometriskt, företrädesvis i sàdan mängd att c(NH3)/c(Nox> > 1,1.

9. Förfarande enligt nàgot av tidigare patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att ammoniak tillföres vid en temperatur av 650°C till 850°C. 10 514 077

10. Förfarande vid rening av rökgas innehållande 50-2500 ppm HCl, 100-400 ppm Nqcoch 10-25 vol% H;L enligt nágot av tidigare patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att den andra gasen tillsättes med ett massflöde motsvarande 1-15% av rökgasens massflöde och att det torra absorptionsmaterialet àtminstone delvis bestár av kalkhydrat.