SE521325C2 - Förfarande och apparat för att avskilja stoft ur en fuktig gasström - Google Patents

Description

l5 20 25 30 35 521 5252 æï:a@i1¥**~'”~ Uppfinningen definieras i de bilagda självständiga patent~ kraven.

Utföringsformer av uppfinningen anges i de bilagda osjälv- ständiga patentkraven.

En grundläggande förutsättning för att nå ett gott resultat med den uppfinningsenliga stoftavskiljningen är att man före den egentliga stoftavskiljningen låter den kylda rökgasströmmen passera en effektiv avvattnare. Denna avvattnare skall avskilja det fria vattnet som förekommer rikligt i rökgaser, vars energiinnehåll utvinnes genom kondensering medelst insprutning av kondensat/vatten i den heta rökgasen. Det fria vattnet som medbringas av rökgasströmmen innehåller relativt stora mängder lösta salter.

Rökgasen är efter kondensering mättad, dvs vattenångans mättnadstryck är uppnått i rökgasen. Denna mättade rökgas, som är befriad från fritt vatten, ledes genom ett partikelfilter.

Detta partikelfilter är bildat av en relativt tät partikel- massa, genom vilken gasen får passera. Filtret kan såsom ett exempel vara bildat av ett fint granulat av små metall- eller plastpartiklar, som bildar en lämplig tät struktur. Andra lämpliga partiklar är finkornigt grus eller sand. Samtidigt som partikelmassan skall uppvisa en stor yta (härvid avses samtliga i filtret förekommande partiklars gemensamma omslutningsyta) skall partikelfiltret även kunna uppta en stor/maximal vätske- volym, som fritt skall kunna införas i och strömmas ut ur partikelbarriären.

Partikelfiltret utgör ett motstånd för gasens passage, vilket skapar ett tryckfall. Filtret har bästa funktion med avseende på avskiljning av stoftet om det hàlles fuktat, och för den sakens skull tillföres filtret en genomströmmande filt av vätska. Tryckfallet vid gasens passage av filtret kan då förånga en del av den tillförda vätskan utan att filter- partiklarna erfar någon torkning. Vätskan kan bestå av 10 15 20 25 30 35 521 525 3 í*?fßf??@*¥~“š kondensat från rökgaskondensorn, varvid detta kondensat lämpligen har passerat ett sandfilter innan det införes i rökgasfiltret. Vätskan som tillföres partikelfiltret kan i sig lösa upp stoft, som består av salt eller saltartade strukturer såsom karbonater. För att understödja upplösningen av dessa salter och saltstrukturer kan vätskan, som tillföres partikel~ filtret surgöras, dvs tillföras en syra såsom exempelvis citronsyra. Vätskan som löser upp och medbringar stoft ur partikelfiltret kan i sin tur befrias från lösta salter och fasta partiklar med hjälp av de motsvarande behandlingssystemen som finns tillhandahàllna i rökgaskondenseringsutrustningen.

Partikelfiltret utgör i sig även en effektiv spärr som avskiljer eventuellt kvarvarande fritt vatten, som den nämnda avvattnaren ej lyckats avskilja från den vattenångmättade rökgasen som tillföres partikelfiltret.

Partikelfiltrets djup samt mängden tillförd vätska och dess halt av syra påverkar reningsresultatet. Vidare skall gas- hastigheten genom filtret anpassas till filtrets konstruktion.

En stegrad längd för partikelfiltret ger en längre exponerings- tid för gasen mot partiklarna och vätskan i filtret. Vätskan, som leds genom filtret, kan naturligtvis även medbringa mindre stoftpartiklar och transportera ut dessa ur barriären. Genom att under drift av filtret kontinuerligt leda vätska genom partikelfiltret minskas risken för att filtret skall igensättas och härigenom kan tidsavståndet mellan filterrengöringar stegras. Stoft som fastnar på filtret, främst vid dess front- yta, kan effektivt avlägsnas genom att filtret automatiskt backspolas med exempelvis färskvatten under drift.

Partikelfiltret kan bildlikt anses utgöra en svamp, som hålles övermättad av vätska, som kontinuerligt tillföres ren vätska, vilken tillsatts en syra, varvid vätskan med upplöst stoft och medbringat icke upplöst stoft kontinuerligt strömmar ut ur svampen, för upparbetning. 10 15 20 25 30 35 521 525 4 I en särskilt föredragen utföringsform av uppfinningen ges gasströmmen en positiv jonisering, med en spänning av exempel- vis 50 kV omedelbart uppströms partikelfiltret, medan partikel- filtret hålles vid en lägre potential, exempelvis jord, eller en potential som är lägre än jord. Det är i vissa fall önskvärt att stegra potentialskillnaden mellan gasströmmens stoft- partiklar och partikelfiltret till ett ännu högre värde.

För att uppnå en särskilt god avskiljning av stoftpartiklarna ur gasströmmen och från partikelfiltret, kan man i vätskan som tillföres partikelfiltret, introducera ett negativt laddat material, exempelvis en katjonpolymer. Såsom ett exempel kan man använda en katjonpolymer som är baserad på akrylamin.

Sådana polymerer finns kommersiellt tillgängliga, för använd- ning såsom bl a fällningsmedel och flockningsmedel vid industriell vattenbehandling. Polymererna har en särskilt god förmåga att fånga upp stoftpartiklarna och kan relativt enkelt avskiljas ur vätskan tillsammans med till polymererna bundna stoftpartiklar.

Fig. 1 visar en för närvarande föredragen utföringsform av en filteranordning enligt uppfinningen.

Ett filterhus 1 har ett inlopp 2 och ett utlopp 3 för ett rökgasflöde 4 från en fastbränslepanna. Vid uppströmsinloppet 2 finns en inte närmare visad avskiljare 5, som avskiljer fritt vatten ur gasflödet 4. I inloppet 2 finns en joniserings- utrustning 6, som positivt joniserar stoftpartiklar i gasflödet 4 till ca 50 kV eller mer relativt jord.

I huset 1 finns ett partikelfilter 10. Filtret 10 innefattar en bärande ram 19, som bär ett poröst skikt 11 (exempelvis en fiberull) av ett syrafast metalliskt material (s k svinto- filter), vilket uppbär en bädd 12 av finkornigt grus. Ovanför bädden 12 finns en mångfald dysor 13, som är fördelade över grusbädden 12 och som matas via en vätskeledning 14, vilken hämtar vätska från en utströmningskammare 15, som är anordnad 10 15 20 25 30 35 521 525 5 í*fiåflV¥* nedströms husets bottendel 16, i vilken vätskan som sprutas genom dysorna 13 uppsamlas efter att ha strömmat igenom filtret 10. Fluiden i ledningen 14 tillföres en syra, så att partiklar som uppsamlats i filtret 10 och som består av salt eller salt- artade strukturer lättare skall kunna lösas upp i vätskan.

Filtret 10 kan hållas vid jord. Alternativt kan filtret 10 hållas vid negativ potential för att ännu starkare infånga laddade stoftpartiklar.

I filtrets 10 undre del finns ett antal backspolningsdysor 18, som i enlighet med konventionell teknik med valda tidsmellanrum erbjuder en returspolning av filtret 10 under drift.

Ledningen 14 och den recirkulerande vätskan tillföres syra från ett syraberedningskärl 20 via en injektor 21. I kärlet 20 beredes en syra av vald koncentration, exempelvis en mättad citronsyra, och denna citronsyra tillföres ejektorn 21 via en pH-sensor, som avkänner pH-värdet hos vätskan i utloppskammaren 15. Den i ledningen 14 strömmande vätskan kan vara ett konden- sat, som etablerats genom tidigare kondensering av rökgasen 4.

Kärlet 20 kan vara bildat av ett åtminstone delvis transparent plastkärl. Genom att tillse att man alltid har en fast olöst fas av citronsyra i kärlets 20 botten, kommer den överliggande vätskan alltid att vara mättad och man vet därmed att koncen- trationen av syra (citronsyra) är konstant. När nivån i kärlet 20 minskas, påverkas ventilen mv2, varvid kondensat tillföres kärlet 20. Via en i kärlet 20 förlagd slang, som är dragen till kärlets botten kommer den fasta fasen i direkt kontakt med kondensatet, varvid den fasta fasen går i lösning. Med tiden minskar således mängden fast fas och kan driftpersonal obser- vera, genom kärlets 20 vägg, när det är dags att fylla på med ny citronsyra i fast fas. En fördel med citronsyra är att den levereras i fast kristallint tillstånd i säckar. Driftpersonal kan därför enkelt slå i några säckar i kärlet 20 när nivån för fast fas däri har sjunkit. 10 15 20 25 30 35 521 5256 Vid testdrift av en filteranläggning enligt fig. l har följande värden erhållits: inkommande gasflöde 4 hade en stofthalt av 79 mg/nm3, varav salter utgjorde 50 mg/nm3. Utgående gasflöde hade en stofthalt av 30 mg/nm3, varav 18 mg/nm3 bestod av salter.

Gashastigheten genom filtret 10 var drygt 1 meter per sekund.

Filtrets grusbädd 12 hade en tjocklek av 130 mm och bestod av filtergrus med kornstorleken 3-5 mm. Ännu bättre stoftavskilj- ning uppnås med djupare partikelbädd och högre syrakoncentra- tion i fluides, som genomströmmar filtret 10.

Vätska kan tillföras. Huset 1 undre del kan vid behov tillföras vätska, exempelvis renat kondensat från rökgaskondensorn via exempelvis en nivågivare och en magnetventil mv3. Syraflödet från kärlet 20 till injektorn 21 kan regleras med en magnet- ventil mvl, som styrs av pH-sensorn.

Vätskan som huvudsakligen består av vatten, kan renas mekaniskt med exempelvis ett sandfilter 34 innan det recirkuleras genom munstyckena 13. Vätskan som leds till munstyckena 13 kan med fördel tillföras en katjonpolymer. Sådana polymerer är lämpli- gen baserade på akrylamin och finns kommersiellt tillgängliga för användning såsom bl a fällningsmedel och flockningsmedel vid industriell vattenbehandling. En eller flera sådana katt- jonpolymerer införes i vätskan/vattnet 14, som cirkuleras genom bädden 10 i ett utspädningsförhållande som är anpassat för att erbjuda effektiv bindning av stoftpartiklarna till polymererna, varvid blandningsförhållandet kan vara ungefär det som före- skrives i anslutning till konventionell vattenbehandling för flocknings- och/eller fällningsändamål.

Ett delflöde av uppsamlad vätska inkluderande katjonpolymerer kan avskiljas med en avskiljare 31 för avskiljning av katjon- polymerer med därtill bundna stoftpartiklar, som kan omhänder- tas och eventuellt upparbetas på konventionellt vis, varefter delflödet återföres till vätskecirkulationskretsen, om så 521 325 7 önskas. Katjonpolymerer i lämplig utspädning införes i vätske- cirkulationskretsen via ett tillförselaggregat 32 för att hålla halten katjonpolymerer vid vald halt i vätskan.

Claims (8)

521 525 s Patentkrav

1. Förfarande för att avskilja stoft ur en rökgasström från en fastbränslepanna, varvid gasens energiinnehåll väsentligen har återvunnits genom kondensering av gasens vatteninnehåll, varvid gasströmmen först väsentligen befrias från fritt vatten, och sedan leds genom ett partikelfilter (5), varvid en vätska införes i filtret för att bilda en vätskefilm som utbreder sig over filtrets gasgenomströmningsarea och varvid vatskefilmen bringas att röra sig genom filtret (5) och recirkuleras, varigenom vätskan understödjer stoftpartiklarnas avskiljning i filtret och eventuellt löser upp avsatta partiklar, kännetecknat av att vätskan tillföres ett negativt laddat material, speciellt en katjonpolymer, som före- trädesvis är baserad på polyakrylamin.

2. Förfarande enligt krav l, kännetecknat av att vätskan som tillföres filtret (5) surgöres för att gynna dess förmåga att upplösa stoft.

3. Förfarande enligt krav l eller 2, kännetecknat av att vätskan, som recirkuleras genom filtret renas mekaniskt före återföring till filtret (5).

4. Förfarande enligt något av kraven 1-3, kännetecknat av att gasströmmen bibringas en positiv jonisering relativt partikelfiltret före genomledningen genom partikelfiltret, och att partikelfiltret eventuellt hålles vid en lägre potential an jord.

5. Filteranordning för avskiljning av stoft ur ett rökgasflöde från en fast bränslepanna, varvid energiinnehållet i gasen från pannan har återvunnits genom kondensering av gasens innehåll, innefattande en vattenavskiljare (3) för väsentligen fullständig avskiljning av fritt vatten ur gasflödet, och ett nedströms vattenavskiljaren anordnat partikelfilter (5), varvid partikel- filtret (5) har en tillhörande vätskespridare (13), som är anordnad att i filtret etablera en strömmande vatskefilm, som utbreder sig 521 325 9 ;,,,, över filtrets (5) area och genomströmmar filtret, samt medel för att recirkulera vatskan genom filtret, kännetecknat av medel (32) för att tillföra vatskan ett negativt laddat material, såsom en katjon- polymer, speciellt på basis av akrylamin.

6. Anordning enligt krav 5, kännetecknat av medel för surgöring av vatskan.

7. Anordning enligt krav 5 eller 6, kännetecknad av medel for positiv jonisering av partiklar i rökgasflödet relativt partikel- filtret innan detta leds genom partikelfiltret.

8. Anordning enligt något av kraven 5-7, kännetecknad av att filtret <5) ar bildat av partiklar med en medeldiameter i området 5- 10 mm och att filtret har en tjocklek i området 5-50 cm, och att filtret har en area som erbjuder en gasflödeshastighet i området 0,1-10 m per sekund genom filtret, företrädesvis ca 1 m per sekund.