SK151696A3

SK151696A3 - Improved wet scrubbing method and apparatus for removing sulfur oxides from combustion effluents

Info

Publication number: SK151696A3
Application number: SK1516-96A
Authority: SK
Inventors: Jonas S Klingspor; Even Bakke; Gerald E Bresowar
Original assignee: Abb Environmental Systems
Priority date: 1994-06-09
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1997-08-06
Also published as: HU221181B1; GEP20002319B; TW349876B; SI9520071A; FI964891A; EP0765187A4; PL317931A1; RU2149679C1; CA2190868A1; HU9603356D0; WO1995033547A1; BR9507951A; KR970703798A; CZ353396A3; AU2943295A; PH31493A; EP0765187A1; FI964891A0; BG63154B1; HUT77896A

Abstract

Sulfur oxides (SOx) are scrubbed from combustion effluents with aqueous limestone slurries single-loop, open-tower countercurrent limestone wet scrubbers. Effluent flow rates are greatly increased while L/G values and reaction tank (150) residence times are decreased. Improved entrainment eliminator design, nozzle (112) placement and spacing, and the use of a hydrocyclone (181) to separate and recycle smaller particles of limestone from the byproduct gypsum, facilitate these advantages. Limestone is reduced to very fine particles, e.g. about 8 mu or less with more than 99 % of the particle by weight less than 44 mu , and introduced into a scrubbing slurry which is contacted with SOx-laden effluent. Reactivity of the scrubbing slurry is maintained, even at reduced pH, by continuously operating a hydrocyclone to assure a molar ratio of calcium-containing to sulfur-containing compounds of greater than about 1.3 to 1 while keeping both a low chloride and low non-reactive solids content. The hydrocyclone removes large particles of calcium sulfate and provides a recycle stream (184) of fine calcium carbonate and non-reactive solids which is bled off as necessary to maintain both the desired low chloride and non-reactive solids levels.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka zdokonalení, ktoré umožňujú odstránenie oxidov síry (SO_X) z produktov spaľovania s vyššou účinnosťou a s úsporami v investičných a prevádzkových nákladoch.The invention relates to improvements which allow the removal of sulfur oxides (SO _X ) from combustion products with higher efficiency and savings in investment and operating costs.

Spaľovanie uhlíkatých materiálov, ktoré obsahujú významné množstvo síry, ku ktorým patria fosílne palivá a odpady, je prísne regulované vládami celého sveta. Spaľovanie týchto materiálov spôsobuje, že voľné radikály síry a kyslíka sa zlučujú pri vyšších teplotách za vzniku rozličných oxidov síry, ktoré sa ako skupina označujú SO_X. V mnohých krajinách platia predpisy zabezpečujúce zníženie množstva oxidov síry uvoľnených do ovzdušia, aby sa zmiernili problémy spôsobené kyslým dažďom.The combustion of carbonaceous materials containing significant amounts of sulfur, including fossil fuels and waste, is strictly regulated by governments around the world. The combustion of these materials causes the free sulfur and oxygen radicals to combine at higher temperatures to form various sulfur oxides, which are referred to as SO _X as a group. In many countries, regulations are in place to reduce the amount of sulfur oxides released into the air in order to alleviate the problems caused by acid rain.

Na zníženie množstva SO_X vypúšťaného do ovzdušia sa používajú viaceré postupy. Sú to spôsoby na odstraňovanie síry z palív pred spaľovaním, spôsoby na chemické viazanie síry počas spaľovania a spôsoby na odstraňovanie oxidov síry z produktov spaľovania. Ku spôsobom, pri ktorých sa spracúvajú produkty spaľovania za účelom odstránenia SO_X, patrí suché a mokré čistenie. Technológia mokrého čistenia je dobre prepracovaná a účinná, sú však pre ňu potrebné veľmi veľké zariadenia a náklady sú tomu úmerné.Several methods are used to reduce the amount of SO _X released into the atmosphere. These are methods for removing sulfur from fuels prior to combustion, methods for chemically binding sulfur during combustion, and methods for removing sulfur oxides from combustion products. Processes in which combustion products are treated to remove SO _X include dry and wet scrubbing. Wet cleaning technology is well refined and efficient, but it requires very large equipment and costs are proportionate.

Technológia mokrého čistenia produktov spaľovania za účelom odstránenia SO_X umožňuje styk plynu s kvapalinou v rozličných usporiadaniach. K najvýznamnejším patria protiprúdové sprchové kolóny a kolóny s jednoduchým a dvojitým cyklom používajúce súprúdové a protiprúdové oddelenia.The wet scrubbing technology of combustion products to remove SO _X allows gas to contact the liquid in a variety of configurations. The most important are countercurrent shower columns and single and double cycle columns using co-current and countercurrent separation.

Jednoduché systémy s otvorenými kolónami, ktoré využívajú na reakciu s SO_X uhličitan vápenatý, majú najjednoduchšiu konštrukciu a prevádzku. Tieto systémy sa často uprednostňujú, pretože pracujú s nízkym poklesom tlaku a sú málo náchylné na upchatie a tvorbu usadenín. Výhody vyplývajúce z ich jednoduchosti a spoľahlivosti sú však v niektorých situáciách vyvážené ich veľkými rozmermi. Napríklad, pretože sa v nich na zlepšenie kontaktu medzi spalinami a vypieracou kvapalinou nepoužívajú žiadne priehradky ani náplň, výšky kolón sú bežne veľké a na dosiahnutie dobrého kontaktu sa musí použiť veľa úrovní sprchových dýz..Simple open column systems using calcium carbonate to react with SO _X have the simplest design and operation. These systems are often preferred because they work with low pressure drop and are less prone to clogging and sediment formation. However, the advantages of their simplicity and reliability are outweighed in some situations by their large dimensions. For example, since no partitions or packing are used to improve contact between the flue gas and the scrubbing liquid, column heights are normally large and many levels of shower nozzles must be used to achieve good contact.

V otvorených sprchových kolónach závisí schopnosť vypieracej kvapaliny absorbovať SO_X od využiteľnej alkality kvapaliny. Všeobecne sa uznáva, že uhličitan vápenatý je z hľadiska nákladov najefektívnejší zdroj alkality vo vypieracej kvapaline. Nanešťastie sa rozpustnosť uhličitanu vápenatého obyčajne znižuje s rastúcou alkalitou vypieracej kvapaliny. Kolóny s náplňami a priehradkami zlepšujú absorpciu tým, že udržujú uhličitan vápenatý dlhší čas v oblasti styku plynu s kvapalinou, čím umožňujú jeho lepšiu rozpustnosť a tým aj účinnejšie využitie vypieracej kvapaliny. Na druhej strane sú typické otvorené sprchové kolóny konštruované tak, že sú pomerne vysoké, aby bol možný čo najdlhší čas kontaktu, a majú často niekoľko úrovní dýz uľahčujúcich najúčinnejšie privádzanie vypieracej kvapaliny do kolóny.In open shower columns, the ability of the scrubbing liquid to absorb SO _X depends on the useful alkalinity of the liquid. It is generally recognized that calcium carbonate is the most cost-effective source of alkalinity in the scrubbing liquid. Unfortunately, the solubility of calcium carbonate usually decreases with increasing scrubbing alkalinity. Packed and baffled columns improve absorption by maintaining calcium carbonate for extended periods of time in the gas-liquid contact area, thereby allowing better solubility and thus more efficient use of scrubbing liquid. On the other hand, typical open shower columns are designed to be relatively high for as long a contact time as possible, and often have several nozzle levels to facilitate the most efficient delivery of scrubbing liquid to the column.

Bolo by žiadúce zdokonaliť mokré čistenie v otvorenej kolóne s jednoduchým cyklom využívajúce uhličitan vápenatý na čistenie produktov spaľovania obsahujúcich SO_X tým, že sa zdokonalí účinnosť spôsobu so zodpovedajúcimi úsporami nákladov a pritom sa znížia požiadavky na celkový rozmer kolóny, zlepší sa využitie uhličitanu vápenatého, udrží sa vysoká spoľahlivosť, zníži sa spotreba energie a dosiahne sa vysoký výkon s výrazným znížením percentuálneho obsahu SO_X.It would be desirable to improve single-cycle, open cycle wet scrubbing using calcium carbonate to purify SO _X- containing combustion products by improving process efficiency with corresponding cost savings while reducing overall column size requirements, improving the use of calcium carbonate, maintaining high reliability, reduced power consumption and high performance with a significant reduction in the percentage of SO _X.

Zároveň by bolo žiadúce zdokonaliť mokré čistenie v otvorenej kolóne s jednoduchým cyklom využívajúce uhličitan vápenatý na čistenie produktov spaľovania obsahujúcich SO_Xzvýšením reaktivity v premývacej suspenzii bez spoliehania sa na chemické aditíva.At the same time, it would be desirable to improve single-cycle, open-cycle wet cleaning using calcium carbonate to purify SO _X- containing combustion products by increasing the reactivity in the wash suspension without relying on chemical additives.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Konštrukciu a činnosť protiprúdových sprchových kolón s jednoduchým cyklom využívajúcich vápenec diskutujú Rader a Bakke v práci Zahrnutie skúsenosti z prevádzky do zdokonalených konštrukcií vápencového mokrého odsírenia dymových plynov (Incorporating Full-Scale Experience Into Advanced Limestone Wet FGD Designs) uvedených na Fóre IGCI*Rader and Bakke discuss the design and operation of single-cycle countercurrent shower columns using Limestone Incorporating Full-Scale Experience Into Advanced Limestone Wet FGD Designs at IGCI Forum *

12. septembra 1991 vo Washingtone, D.C. (’bývalý Ústav pre čistenie priemyselných plynov (Industrial Gas Clearing Inštitúte), teraz Ústav spoločností pre čistý vzduch (Inštitúte of Clean Air Comparies), Washington, DC) Otvorené sprchové kolóny (t.j. tie, ktoré nemajú náplne, priehradky alebo iné prostriedky na uľahčenie kontaktu medzi plynom a kvapalinou) majú jednoduchú konštrukciu a vysokú spoľahlivosť. Sú zvlášť užitočné v elektrárňach spaľujúcich uhlie, kde tvorba chloridov spôsobila rad problémov, okrem iného zníženie reaktivity wSeptember 12, 1991 in Washington, D.C. ('former Industrial Gas Clearing Institute, now the Institute of Clean Air Comparies, Washington, DC) Open shower columns (ie, those that do not have fillings, compartments or other means of facilitating contact between gas and liquid) have simple construction and high reliability. They are particularly useful in coal-fired power plants where chloride formation has caused a number of problems, including reducing reactivity w

vypieracieho roztoku a silnú koróziu vnútorných častí práčok. Ďalším faktorom podporujúcim použitie otvorených sprchových kolón je ich malá strata tlaku a z toho vyplývajúca úspora energie pre ventilátory.washing solution and strong corrosion of the internal parts of the washing machines. Another factor supporting the use of open shower columns is their low pressure loss and the resulting energy savings for fans.

Navrhol sa rad aktívnych látok, avšak uprednostňujú sa tie, ktoré sú účinné bez vysokých hladín aditív, dajú sa kúpiť za nízku cenu a skladovať a dopravovať s minimálnymi nárokmi na zvláštne zaobchádzanie. Uhličitan vápenatý (komerčne dostupný v množstve foriem, ktoré zahrňujú aj vápenec) je tým vhodným materiálom, pretože spĺňa uvedené kritériá a keď sa vhodne upraví, vzniknú vedľajšie produkty, ktorých sa dá ľahko zbaviť uložením do zeme alebo ich možno predať ako sadrovec.A number of active substances have been proposed, but preference is given to those which are effective without high levels of additives, can be bought at a low price and stored and transported with a minimum of special treatment requirements. Calcium carbonate (commercially available in a variety of forms including limestone) is the appropriate material since it meets the above criteria and when properly treated produces by-products that can be easily disposed of by ground or sold as gypsum.

V protiprúdových otvorených vypieracích kolónach s jednoduchým cyklom typu, ktorý diskutovali Rader a Bakke, prúdi vypieracia kvapalina s uhličitanom vápenatým smerom nadol, kým spaliny obsahujúce SO_X prúdia smerom nahor. Uvedení autori sumarizujú historické hodnoty pre množstvo parametrov, medzi ktorými je rýchlosť plynu v absorbéri (udávajúc minimálnu hodnotu 6 a maximálnu 15 stôp za sekundu, t.j. asi 2 až temer 5 metrov za sekundu), čo naznačuje, že rýchlosť plynu v absorbéri má malý vplyv na pomer kvapalina-plyn (L/G), čo je kľúčový faktor investičných a prevádzkových nákladov. Výška sprchovej kontaktnej zóny v týchto kolónach sa neuvádza, ale bežné hodnoty sú rádové okolo 6 až 15 metrov, pričom táto výška sa historicky pokladá za dôležitý faktor pri návrhu účinného systému, u ktorého možno očakávať, že spoľahlivo odstráni najmenej 95 % SO_X z produktov spaľovania.In single-cycle, countercurrent, open scrubbing columns of the type discussed by Rader and Bakke, scrubbing liquid with calcium carbonate flows downward while SO _X- containing flue gas flows upward. These authors summarize historical values for a number of parameters including the gas velocity in the absorber (giving a minimum of 6 and a maximum of 15 feet per second, ie about 2 to nearly 5 meters per second), suggesting that the gas velocity in the absorber has little effect liquid-gas (L / G) ratio, which is a key factor in investment and operating costs. The height of the shower contact zone in these columns is not specified, but the normal values are of the order of 6 to 15 meters, which has historically been considered as an important factor in the design of an efficient system that can reliably be expected to remove at least 95% SO _X from products. combustion.

V bežných kolónach tohto druhu sa pokladá pomer množstva suspenzie k množstvu plynu (L/G) za jediný najvýznamnejší konštrukčný parameter, čo je diskutabilné. L/G ovplyvňuje náklady na čerpanie, náklady na zásobné nádrže a ďalšie prevádzkové a ekonomické faktory.In conventional columns of this kind, the ratio of the amount of suspension to the amount of gas (L / G) is considered to be the single most important design parameter, which is debatable. L / G affects pumping costs, storage tank costs and other operational and economic factors.

Náklady na čerpanie suspenzie vápenca sa zvyšujú úmerne s výškou kolóny. Bolo by preto žiadúce znížiť požiadavky na pomer L/G a výšku otvorených sprchových kolón.The cost of pumping the limestone slurry increases in proportion to the column height. It would therefore be desirable to reduce the requirements for the L / G ratio and the height of the open shower columns.

Oxidy síry (SO_X), hlavne SO2, sa absorbujú v zostupujúcej vypieracej suspenzii a zhromažďujú sa v reakčnej nádobe, kde sa tvorí tuhý siričitan vápenatý a tuhý síran vápenatý. Je vhodné, keď sa reakčná nádoba okysličuje, aby vznikal hlavne síran. Až kryštály síranu narastú na dostatočnú veľkosť, oddelia sa v reakčnej nádobe od suspenzie.Sulfur oxides (SO _x ), especially SO 2, are absorbed in the descending scrubbing slurry and collected in a reaction vessel where solid calcium sulfite and solid calcium sulfate are formed. Suitably, the reaction vessel is oxygenated to produce mainly sulfate. When the sulfate crystals have grown to a sufficient size, they are separated from the suspension in the reaction vessel.

V článku K. R. Hegemanna a kol. nazvanom BISCHOFFOV POSTUP ODSÍRENIA DYMOVÝCH PLYNOV (prezentovanom na Prvom kombinovanom sympóziu o FGD a regulácii suchého SO₂ sponzorovanom EPA a EPRI v dňoch 25.-28. októbra 1988) sa popisuje vypieracia kolóna, ktorá obsahuje hydrocyklónový okruh oddeľujúci suspenziu sadrovca od mokrého vypieracieho média vo forme prúdu hrubozmnej tuhej látky a jemnozmnej tuhej látky, pričom prúd jemnozmnej tuhej látky sa vracia naspäť do práčky. V patente USA č. 5,215,672 popisuje Rogers a kol. postup, ktorý je podobný postupu Hegemanna a kol. v tom, že využíva hydrocyklón ako primáme odvodňovacie zariadenia. V tomto prípade sa po oddelení prúdu jemnozmnej tuhej látky od prúdu hrubozmnej tuhej látky bohatej na sadrovec odstráni voda z prúdu zahustenej jemnej frakcie, prinajmenšom spolu s časťou oddelenej jemnej frakcie. Žiadny z popisov týchto prístupov však nenaznačuje, ako sa môže hydrocyklón ako primáme odvodňovacie zariadenie využiť na zvýšenie celkovej účinnosti spôsobu s odpovedajúcimi ekonomickými úsporami, pričom sa znížia požiadavky na celkové rozmery kolóny, zlepší sa využitie reagujúcich látok, udrží sa vysoká spoľahlivosť a dosiahne sa vysoký výkon s výrazným znížením percentuálneho obsahu SO_X.In the article by KR Hegemann et al. called the BISCHOFF FLUID GAS SULFUSION PROCEDURE (presented at the First Combined Symposium on FGD and Regulation of Dry SO ₂ sponsored by EPA and EPRI on 25-28 October 1988) describes a scrubbing column comprising a hydrocyclone circuit separating the gypsum suspension slurry in the form of a stream of coarse solids and of fine-grained solids, the stream of fine-grained solids being returned to the scrubber. U.S. Pat. No. 5,215,672 to Rogers et al. a procedure similar to that of Hegemann et al. in that it uses hydrocyclone as the primary drainage device. In this case, the water is removed from the thickened fine fraction stream, at least together with a portion of the separated fine fraction, after separating the fine-grain solid stream from the gypsum-rich coarse solid stream. However, none of the descriptions of these approaches suggest how hydrocyclone as a primary dewatering device can be used to increase the overall efficiency of the process with corresponding economic savings, while reducing overall column size requirements, improving the utilization of reactants, maintaining high reliability and achieving high performance with a significant reduction in the SO _X percentage.

Doterajší stav techniky zahrňuje aj náplňové kolóny. Rader a Bakke upozornili, že kým tieto typy kolón majú určitú výhodu v znížení prevádzkových nákladov, prinášajú ďalšie riziká. Náplne alebo iné prostriedky pre miešanie plynu a kvapaliny sa môžu upchať alebo skorodovať a umožniť neprijateľný obtok alebo pokles tlaku, čím sa predlžujú časy odstávok. Bolo by výhodné mať otvorenú kolónu, ktorá by mala výhody náplňových kolón, ale ktorá by nepotrebovala náplň a bola by menšia ako otvorené kolóny bežnej konštrukcie.The prior art also includes packed columns. Rader and Bakke pointed out that while these types of columns have some advantage in reducing operating costs, they pose additional risks. Cartridges or other means for mixing gas and liquid may become clogged or corroded and allow an unacceptable bypass or pressure drop thereby extending downtime. It would be advantageous to have an open column having the advantages of packed columns but which does not need packing and is smaller than the open columns of conventional design.

V doterajšej technike sa neuvádzajú skutočnosti potrebné na vylepšenia, ktoré v súvislosti s protiprúdovými vápencovými mokrými práčkami s jednoduchým cyklom typu otvorených kolón pre zníženie obsahu SO_X umožňujú dosiahnuť výsledky porovnateľné s výsledkami na náplňových kolónach, ale bez použitia náplne a bez problémov, ktoré sú s tým spojené.In the previous art does not really need the improvements that in connection with countercurrent limestone wet scrubber single-loop, open-tower for the reduction of _SOx possible to achieve results comparable to the results for packed columns, but without charges and without problems, which are the connected.

V protiprúdových otvorených vypieracích kolónach s jednoduchým cyklom typu, ktorý diskutovali Rader a Bakke, prúdi vypieracia suspenzia skladajúca sa z uhličitanu vápenatého, síranu vápenatého, siričitanu vápenatého a iných nereagujúcich tuhých látok nadol, kým spaliny obsahujúce SO_X prúdia nahor. SO_X, hlavne SO2, sa absorbuje vo vypieracej suspenzii prúdiacej nadol a zhromažďujú sa v reakčnej nádobe, kde sa tvorí tuhý siričitan vápenatý a tuhý síran vápenatý. Je vhodné, keď sa reakčná nádoba okysličuje, aby vznikal namiesto siričitanu hlavne síran. Až kryštály síranu narastú na dostatočnú veľkosť, oddelia sa v reakčnej nádobe od suspenzie. Rozpustné nečistoty, ako sú chloridy, sa tiež odstránia. Konštrukcia a prevádzka týchto vypieracích kolón je ekonomicky pomerne nenáročná, avšak oba druhy nákladov závisia od reaktivity vypieracej suspenzie. Náklady sú skutočne nepriaznivo ovplyvňované vysokými koncentráciami rozpustených chloridov vo vypieracej suspenzii, ktoré potláčajú reaktivitu uhličitanu vápenatého.In single-cycle, countercurrent, open scrubbing columns of the type discussed by Rader and Bakke, a scrubbing slurry consisting of calcium carbonate, calcium sulfate, calcium sulfite and other non-reactive solids flows downstream while the SO _X- containing flue gas flows upward. SO _X , especially SO 2, is absorbed in the scrubbing slurry flowing downward and collected in a reaction vessel where solid calcium sulfite and solid calcium sulfate are formed. Suitably, the reaction vessel is oxidized to produce sulphite instead of sulphite. When the sulfate crystals have grown to a sufficient size, they are separated from the suspension in the reaction vessel. Soluble impurities such as chlorides are also removed. The construction and operation of these scrubbing columns is economically relatively low, but both types of costs depend on the reactivity of the scrubbing suspension. Indeed, the costs are adversely affected by the high concentrations of dissolved chlorides in the scrubbing suspension, which suppress the reactivity of the calcium carbonate.

Je známy spôsob zníženia obsahu chloridov vo vypieracej suspenzii prostredníctvom odstraňovania časti vody. Bežne sa kvapalina odoberá z reakčnej nádoby alebo ako voda oddelená od sadrovca izolovaného zo postupu.It is known to reduce the chloride content of the scrubbing slurry by removing part of the water. Normally, the liquid is removed from the reaction vessel or as water separated from the gypsum isolated from the process.

Napríklad v Patente USA č. 3,995,006 Downs a kol. čerpajú suspenziu z vane absorbéra, privádzajú ju do hydrocyklónového separátora, aby sa oddelil prúd bohatý na jemné častice siričitanu vápenatého od prúdu bohatého na pomerne veľké častice uhličitanu vápenatého. Nasledujúcou druhou separáciou siričitanu vápenatého sa oddelí zahustený prúd obsahujúci siričitan vápenatý. Vo väčšine prípadov sa takýmto odstránením väčších množstiev vody reguluje obsah chloridov v systéme. Odstraňovanie veľkých množstiev vody je však nežiadúce aj vo vzťahu k životnému prostrediu a z ekonomickej stránky.For example, U.S. Pat. 3,995,006 Downs et al. they pump the suspension from the absorber tub, feeding it to the hydrocyclone separator to separate the stream rich in fine calcium sulfite particles from the stream rich in relatively large calcium carbonate particles. The following second calcium sulfite separation separates the thickened calcium sulfite containing stream. In most cases, such removal of larger amounts of water regulates the chloride content of the system. However, the removal of large amounts of water is undesirable also in relation to the environment and the economy.

V Patente USA č. 5,215,672 Rogers a kol. popisujú postup podobný postupu Downsa a kol. v tom, že využíva hydrocyklón na oddelenie nezreagovaného uhličitanu vápenatého od solí vápnika vznikajúcich reakciou s SO_X odstráneného z produktov spaľovania. V tomto prípade sa po oddelení prúdu jemnozmnej tuhej látky od prúdu hrubozmnej tuhej látky bohatej na sadrovec odstráni voda z prúdu zahustenej jemnej frakcie, prinajmenšom spolu s časťou oddelenej jemnej frakcie. Kým takéto odoberanie stačí na reguláciu obsahu chloridov v systéme, ak sa odstraňuje dostatočné množstvo vody, odstráni sa týmto postupom aj úmerne veľké množstvo jemnozrnnej tuhej látky. Rogers a kol. sa snažia odstrániť jemnozrnnú frakciu vo forme tuhého odpadu. Ako však bude zrejmé z ďalšieho opisu tohto vynálezu, obrátenie tejto stratégie pri zachovaní odstraňovania časti vody pre reguláciu chloridov môže pomôcť zvýšiť reaktivitu v systéme.U.S. Pat. 5,215,672 Rogers et al. disclose a procedure similar to that of Downs et al. in that it utilizes a hydrocyclone to separate unreacted calcium carbonate from the calcium salts formed by reaction with SO _X removed from the combustion products. In this case, the water is removed from the thickened fine fraction stream, at least together with a portion of the separated fine fraction, after separating the fine-grain solid stream from the gypsum-rich coarse solid stream. While such removal is sufficient to control the chloride content of the system, if sufficient water is removed, this procedure also removes a proportionally large amount of fine-grained solid. Rogers et al. they attempt to remove the fine grain fraction in the form of solid waste. However, as will be apparent from the further description of the present invention, reversing this strategy while maintaining removal of part of the water for regulating chloride may help to increase the reactivity in the system.

V práci Rosenberga a Kochá publikovanej v 93. dvojmesačnej správe skupiny koordinačného centra pre kontrolu emisii komínových plynov (93rd Bimonthly Report of íhe Stack Gas Emissions Control Coordination Center Group) z júla 1989 sa uvádza hydrocyklónový okruh inštalovaný v prevádzke FGD (na odsírenie dymových plynov) v Holandsku, ktorý podobne ako Rogersov a kol. oddeľuje suspenziu sadrovca od mokrej vypieracej suspenzie vo forme prúdu hrubozmnej tuhej látky a prúdu jemnozmnej látky, pričom celý prúd jemnozmnej tuhej látky sa vracia späť do práčky. Pri tomto spôsobe prevádzky sa odstraňovaná časť kvapaliny neberie z tohto prúdu a musí sa odoberať inde. Zo schémy postupu na obrázku 2 tohto článku vidieť, že odstraňovaná časť kvapaliny sa odoberá z vákuového pásového filtra. Odstraňovanie vody na tomto mieste v spôsobe bude regulovať množstvo chloridov, ale dosiahne sa to odstránením väčšieho množstva vody než je potrebné, pretože takto odstránená voda je zriedená čerstvou doplňovanou vodou používanou na premytie sadrovca.Rosenberg and Kocha, published in the 93rd Bimonthly Report of the Stack Gas Emissions Control Coordination Center Group of July 1989, report a hydrocyclone circuit installed in the FGD plant (for flue gas desulfurization) in the Netherlands, which, like Rogers et al. separates the gypsum slurry from the wet scrubbing slurry in the form of a coarse solid stream and a fine-stream stream, returning the entire fine-stream solid stream back to the scrubber. In this mode of operation, a portion of the liquid to be removed is not taken from this stream and must be collected elsewhere. From the flow diagram of Figure 2 of this article, it can be seen that a portion of the liquid to be removed is removed from the vacuum belt filter. The removal of water at this point in the process will regulate the amount of chloride, but this is achieved by removing more water than necessary since the water thus removed is diluted with fresh make-up water used to wash the gypsum.

V doterajšom stave techniky nie sú uvedené skutočnosti, ktoré sú potrebné na dosiahnutie zvýšenej reaktivity v súvislosti s protiprúdovými vápencovými mokrými práčkami s jednoduchým cyklom typu otvorených kolón pre zníženie obsahu SO_X.The prior art does not disclose the facts needed to achieve increased reactivity in connection with single-cycle, open-cycle, countercurrent limestone wet scrubbers for reducing the SO _X content.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Predmetom vynálezu sú zdokonalené spôsoby a zariadenia pre mokré čistenie produktov spaľovania, zvlášť pre kotly vykurované uhlím, na odstránenie oxidov síry.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides improved methods and apparatus for wet scrubbing combustion products, particularly for coal-fired boilers, to remove sulfur oxides.

ΊΊ

Ďalším predmetom výhodného praktického uskutočnenia tohto vynálezu sú protiprúdové vápencové mokré práčky s jednoduchým cyklom typu otvorených kolón pre zníženie obsahu SO_X.A further object of the preferred practical embodiment of the present invention are single-cycle, open-cycle, countercurrent limestone wet scrubbers for reducing the SO _X content.

Ďalším predmetom vynálezu je umožnenie prevádzky protiprúdových vápencových mokrých práčok s jednoduchým cyklom typu otvorených kolón pri zníženom pomere L/G.It is a further object of the invention to allow the operation of countercurrent limestone wet scrubbers with a single cycle type of open column at a reduced L / G ratio.

Ešte ďalším predmetom vynálezu je zmenšenie rozmerov protiprúdových vápencových mokrých práčok s jednoduchým cyklom typu otvorených kolón.Yet another object of the invention is to reduce the dimensions of the countercurrent limestone wet scrubbers of the open-cycle type.

Ďalším zvláštnym predmetom vynálezu je zvýšenie rýchlosti dymových plynov cez protiprúdové vápencové mokré práčky s jednoduchým cyklom typu otvorených kolón.Another particular object of the invention is to increase the velocity of the flue gas through countercurrent limestone wet scrubbers of the open-cycle type.

Ešte ďalším predmetom vynálezu je zlepšenie konštrukcie a umiestnenia odlučovačov unášanej kvapaliny a odstraňovačov hmly v protiprúdových vápencových mokrých práčkach s jednoduchým cyklom typu otvorených kolón, ktoré účinne odstránia hmlu zo spalín a zmenia ich smer mimo stropu vypieracej kolóny.Yet another object of the invention is to improve the design and location of entrained liquid scrubbers and mist removers in single-cycle, open-column countercurrent limestone wet scrubbers that effectively remove mist from the flue gas and change their direction off the scrubbing column ceiling.

Ešte ďalším predmetom vynálezu je zlepšenie činnosti protiprúdových vápencových mokrých práčok s jednoduchým cyklom typu otvorených kolón tak, aby sa znížil čas zdržania kryštálov sadrovca v práčke a umožnilo sa použitie hydrocyklónu na ich oddelenie od menších častíc vápenca.Yet another object of the invention is to improve the operation of single cycle, open-cycle countercurrent limestone wet scrubbers so as to reduce the residence time of the gypsum crystals in the scrubber and to allow the use of the hydrocyclone to separate them from smaller limestone particles.

Ešte ďalším predmetom výhodného praktického uskutočnenia vynálezu je zlepšenie činnosti protiprúdových vápencových mokrých práčok s jednoduchým cyklom typu otvorených kolón znížením času zdržania kryštálov sadrovca v práčke a umožnenie použitia hydrocyklónu na riadenie ich činnosti pri vysokých stechiometrických pomeroch vápnika k síre, čo podporuje dokonalé využitie uhličitanu vápenatého.Yet another object of a preferred practical embodiment of the invention is to improve the operation of single-cycle, open-cycle, countercurrent limestone wet scrubbers by reducing the residence time of gypsum crystals in the scrubber and allowing the use of hydrocyclone to control their operation at high stoichiometric calcium to sulfur ratios.

Ešte ďalším predmetom výhodného praktického uskutočnenia vynálezu je zvýšenie účinnosti protiprúdových vápencových mokrých práčok s jednoduchým cyklom typu otvorených kolón tým, že sa dosiahne účinný styk kvapaliny a plynu vnútri vypieracej zóny menšej výšky s využitím menšieho počtu sprchových úrovní.Yet another object of a preferred practical embodiment of the invention is to increase the efficiency of single-cycle, open-cycle, countercurrent limestone wet scrubbers by providing efficient liquid-gas contact within the scrubbing zone of a smaller height using fewer shower levels.

Ešte ďalším predmetom výhodného praktického uskutočnenia vynálezu je zlepšenie činnosti protiprúdových vápencových mokrých práčok s jednoduchým cyklom typu otvorených kolón zlepšením usporiadania sprchových dýz na minimalizáciu množstva plynu prechádzajúceho bez očistenia a na dosiahnutie dokonalého styku plynu s kvapalinou pri zníženom počte sprchových dýz.Yet another object of a preferred practical embodiment of the invention is to improve the operation of single-cycle, open-column countercurrent wet scrubbers by improving the arrangement of shower nozzles to minimize the amount of gas passing uncleaned and to achieve perfect gas-liquid contact with reduced shower nozzles.

Ešte ďalším predmetom výhodného praktického uskutočnenia vynálezu je zlepšenie činnosti protiprúdových vápencových mokrých práčok s jednoduchým cyklom typu otvorených kolón udržiavaním vysokej reaktivity vypieracej suspenzie, zlepšením využitia vápenca a celkovým zvýšením účinnosti postupu.Yet another object of a preferred practical embodiment of the invention is to improve the operation of single-cycle, open-cycle, countercurrent limestone wet scrubbers by maintaining a high reactivity of the scrubbing slurry, improving limestone utilization, and improving overall process efficiency.

Ešte ďalším predmetom vynálezu je zlepšenie činnosti protiprúdových vápencových mokrých práčok s jednoduchým cyklom typu otvorených kolón poskytnutím účinného prostriedku na odstraňovanie chloridu z vypieracieho lúhu.Yet another object of the invention is to improve the operation of single-cycle, open-cycle countercurrent limestone wet scrubbers by providing an effective means for removing chloride from the scrubbing liquor.

Tieto a ďalšie skutočnosti sa dosiahnu pomocou vynálezu, ktorý popisuje zdokonalené postupy aj zariadenie pre mokré čistenie, obzvlášť pre vypieranie produktov spaľovania palív obsahujúcich síru, ako je uhlie alebo tuhý odpad.These and other things are achieved by the invention, which discloses improved processes and wet scrubbing equipment, in particular for scrubbing sulfur-containing fuel combustion products such as coal or solid waste.

Podľa jedného aspektu tento vynález zdokonaľuje jednocyklové protiprúdové vápencové mokré čistenie v otvorenej kolóne znižujúce koncentráciu SO_X (hlavne SO₂) v dymových plynoch. Podľa ďalšieho aspektu vynález popisuje zdokonalené zariadenie schopné dosiahnuť významné zlepšenia a bude v ďalšom opise podrobne popísané. V súhrne spôsob zahrňuje: (a) vedenie prúdu dymového plynu obsahujúceho SO_X nahor cez vertikálnu vypieraciu kolónu pri rýchlosti objemového toku väčšej ako 4,5 a výhodne väčšej ako približne 6 metrov za sekundu; (b) zavedenie rozprášených kvapôčiek vodnej suspenzie jemne rozdrveného uhličitanu vápenatého, síranu vápenatého, siričitanu vápenatého a iných nereaktívnych tuhých látok, pričom uhličitan vápenatý má vážený stredný priemer častíc 6 μπι alebo menší, pričom 99 hmotnostných % častíc je menších ako 44 μηι, a s celkovým molámym pomerom zlúčenín obsahujúcich vápnik ku zlúčeninám obsahujúcim síru v tuhom stave najmenej 1,1 až 1,2, do vertikálnej vypieracej časti uvedenej vypieracej kolóny, aby prišli do styku s dymovým plynom počas klesania cez kolónu protiprúdovo k toku dymových plynov; (c) zhromažďovanie suspenzie na dne reakčnej nádoby po styku s dymovým plynom; (d) odobratie suspenzie z reakčnej nádoby, výhodne po 8 hodinách alebo menej; (e) odstránenie vody zo suspenzie odobratej z reakčnej nádoby, výhodne v hydrocyklóne, čím sa získa recyklovaný prúd pozostávajúci z hydrocyklónového prietoku bohatého na jemné častice uhličitanu vápenatého, ktorý má molámy pomer zlúčenín obsahujúcich vápnik ku zlúčeninám obsahujúcim síru 1,3 alebo väčší, a ďalší prúd pozostávajúci z hydrocyklónového spodného prúdu bohatého na častice síranu vápenatého, ktoré majú vážený stredný priemer približne od 25 približne do 55 μπι; (f) vrátenie hlavnej časti recyklovaného prúdu bohatého na uhličitan vápenatý späť do postupu; a (g) zavedenie čerstvého uhličitanu vápenatého a iných nereaktívnych tuhých látok do systému v dostatočných množstvách, aby nahradili odobratý a nerecyklovaný vápnik, ako aj rozpustený vápnik, ktorý zreagoval s SO_Xabsorbovaným v kvapalnej fáze vo vypieracej kolóne, pričom tento jemnozmný uhličitan vápenatý má pri zavedení strednú veľkosť častíc menšiu ako približne 10 gm.In one aspect, the present invention improves single cycle countercurrent limestone wet scrubbing in an open column, reducing the concentration of SO _X (especially SO ₂ ) in flue gases. According to another aspect, the invention provides an improved device capable of achieving significant improvements and will be described in detail hereinafter. In summary, the method comprises: (a) conducting a SO _X- containing flue gas stream up through a vertical scrubbing column at a flow rate of greater than 4.5 and preferably greater than about 6 meters per second; (b) introducing atomized droplets of an aqueous suspension of finely divided calcium carbonate, calcium sulfate, calcium sulfite, and other non-reactive solids, wherein the calcium carbonate has a weighted average particle diameter of 6 μπι or less, 99% by weight of the particles being less than 44 μηι; a molar ratio of calcium-containing compounds to solids-containing compounds of at least 1.1 to 1.2, to the vertical scrubbing portion of said scrubbing column to come into contact with the flue gas while downstream through the column to the flue gas flow; (c) collecting the slurry at the bottom of the reaction vessel after contact with the flue gas; (d) withdrawing the suspension from the reaction vessel, preferably after 8 hours or less; (e) removing water from the slurry taken from the reaction vessel, preferably in a hydrocyclone, to obtain a recycle stream consisting of a fine calcium carbonate rich hydrocyclone flow having a molar ratio of calcium containing compounds to sulfur containing compounds of 1.3 or greater, and another stream consisting of a hydrocyclone bottom stream rich in calcium sulphate particles having a weighted average diameter of approximately 25 to approximately 55 μπι; (f) returning a major portion of the recycled calcium carbonate rich stream to the process; and (g) introducing fresh calcium carbonate and other non-reactive solids to the system in amounts sufficient to replace the withdrawn and not recycled calcium and the dissolved calcium is reacted with the _SOx absorbed in the liquid phase in the scrubbing column, wherein the fine-grain calcium carbonate is on introduction, a mean particle size of less than about 10 gm.

Je výhodné, keď sa suspenzia privádza cez sprchové dýzy, pričom sa vo dvoch úrovniach rozprašovačov vzdialených od seba asi 1 až asi 2 metre strieda ich orientácia nahor a nadol. Je tiež výhodné, keď celková výška kolóny v sprchovej kontaktnej zóne je menšia ako asi 6 metrov, výhodne menšej výšky ako 4,5 metra, pretože sa zistilo, že výška nie je taká dôležitá pre spoľahlivé odstránenie 95% alebo viac SO_X z produktov spaľovania. Je prednosťou vynálezu, že priemer kolóny môže byť relatívne malý, takže prevádzková objemová rýchlosť plynu prechádzajúceho vertikálne cez sprchovú kontaktnú zónu, uvažujúc len plochu rezu a zanedbávajúc plochu, ktorú zaberajú zberače a dýzy, nie je menej ako 4,5 a výhodne viac ako 6 metrov za sekundu. Táto vyššia rýchlosť umožňuje rozptýliť kvapalinu v kolóne bez zväčšenia výšky kolóny a bez pridania náplne alebo priehradok pre zadržanie kvapaliny a takto rozptýlená kvapalina je reaktívnejšia vďaka dlhšiemu času rozpúšťania uhličitanu vápenatého. Preto významnou výhodou vynálezu je predĺženie doby kontaktu bez zväčšenia výšky kolóny, pričom sa zároveň zachová jednoduchosť konštrukcie, prevádzky a údržby otvorenej sprchovej kolóny.Advantageously, the suspension is fed through shower nozzles, alternating up and down at two levels of sprayers spaced about 1 to about 2 meters apart. It is also preferred that the total column height in the shower contact zone is less than about 6 meters, preferably less than 4.5 meters, since it has been found that the height is not so important to reliably remove 95% or more SO _X from combustion products. . It is an advantage of the invention that the column diameter can be relatively small, so that the operating volumetric velocity of the gas passing vertically through the shower contact zone, considering only the cut area and neglecting the area occupied by the collectors and nozzles, is not less than 4.5 and preferably more than 6 meters per second. This higher speed allows the liquid to be dispersed in the column without increasing the column height and without the addition of packing or liquid retention compartments, and the dispersed liquid is more reactive due to the longer dissolution time of the calcium carbonate. Therefore, an important advantage of the invention is the extension of the contact time without increasing the column height while maintaining the simplicity of construction, operation and maintenance of the open shower column.

Vo výhodnejších praktických uskutočneniach vynálezu sa stredná veľkosť častíc uhličitanu vápenatého udržuje v rozsahu od 2 približne do 6 gm a vážená stredná veľkosť častíc jemnozmného uhličitanu vápenatého pri jeho dávkovaní je menšia ako asi 8 gm, pričom najmenej 99 hmotnostných % (napr. 99,5 %) Častíc je menších ako 44 μπι.In more preferred embodiments, the mean particle size of the calcium carbonate is maintained in the range of from about 2 to about 6 gm and the weighted average particle size of the fine calcium carbonate at dosing is less than about 8 gm, at least 99% by weight (e.g., 99.5%). ) The particle size is less than 44 μπι.

Pre všetky protiprúdové otvorené sprchové kolóny, náplňové kolóny alebo kolóny s priehradkami je výhodné, keď molámy pomer zlúčenín obsahujúcich vápnik ku zlúčeninám obsahujúcim síru v tuhej fáze vypieracej suspenzie je vysoký. Vysoké pomery predstavujú viac alkality, ktorá je k dispozícii pre odstraňovanie SO_X, čím sa zvyšuje absorpčná kapacita kvapaliny. V bežnom spôsobe však tento vysoký pomer nie je ekonomický, pretože cenné zlúčeniny obsahujúce vápnik, menovite uhličitan vápenatý, sa zbytočne odstraňujú spolu so zlúčeninami síry v odvodňovacom systéme. Vynález umožňuje prevádzku s vypieracou suspenziou v sprchovej kolóne, pri ktorej je koncentrácia tuhého uhličitanu vápenatého oveľa vyššia ako je ekonomicky únosné pri iných systémoch. Keď sa používajú výhodné podmienky týkajúce sa veľkosti častíc a styku plynu s kvapalinou, hydrocyklón je účinný na zvýšenie relatívnej koncentrácie použiteľného vápnika a alkality v nádobe.For all countercurrent open shower columns, packed columns or baffle columns it is preferred that the molar ratio of calcium-containing compounds to sulfur-containing compounds in the solid phase of the scrubbing suspension is high. High ratios represent more alkalinity available for SO _x removal, thereby increasing the liquid absorption capacity. However, in the conventional process, this high ratio is not economical because valuable calcium-containing compounds, namely calcium carbonate, are unnecessarily removed along with the sulfur compounds in the drainage system. The invention allows operation with a scrubbing slurry in a shower column in which the concentration of solid calcium carbonate is much higher than is economically viable in other systems. When advantageous conditions regarding particle size and gas-liquid contact are used, the hydrocyclone is effective to increase the relative concentration of usable calcium and the alkalinity in the vessel.

Vo výhodnom praktickom uskutočnení vypieracia kolóna pozostáva najmenej z prvého odlučovača slúžiaceho na odstránenie podstatného množstva unášanej vlhkosti a na odklonenie smeru prúdenia dymových plynov od zvislej osi kolóny najmenej o 30°. V takejto výhodnej forme sa väčšina kvapôčiek s priemerom menším ako 100 gm odstráni buď vypadnutím zo spalín alebo ich spojením do väčších kvapôčiek, ktoré sa ľahšie odstránia nasledujúcim odstraňovačom hmly. Za prvým odlučovačom výhodne nasleduje obyčajne vertikálny odstraňovač hmly.In a preferred practical embodiment, the scrubbing column comprises at least a first separator for removing a significant amount of entrained moisture and deflecting the flue gas flow direction from the vertical axis of the column by at least 30 °. In such a preferred form, most of the droplets with a diameter of less than 100 gm are removed either by falling out of the flue gas or by combining them into larger droplets which are more easily removed by a subsequent mist remover. The first separator is preferably followed by a usually vertical mist remover.

Podľa ďalšieho aspektu poskytuje vynález zdokonalený spôsob mokrého čistenia na zníženie koncentrácie SO_X v dymových plynoch, ktorý zahrňuje: (a) vedenie prúdu dymového plynu nahor cez vypieraciu kolónu; (b) zavedenie rozprášených kvapôčiek vodnej suspenzie jemne rozdrveného uhličitanu vápenatého, síranu vápenatého, siričitanu vápenatého a iných nereaktívnych tuhých látok tak, aby zostupovali cez kolónu protiprúdové voči prúdeniu dymového plynu, pričom vážená priemerná veľkosť častíc uhličitanu vápenatého je v rozsahu 2 až asi 6 gm; (c) zabezpečenie styku s dymovým plynom a zachytávanie suspenzie v reakčnej nádobe; (d) udržovanie vysokej reaktivity suspenzie odoberaním suspenzie z reakčnej nádoby a spracovanie odobratej suspenzie v hydrocyklóne za vzniku recyklovaného prúdu bohatého na jemné častice uhličitanu vápenatého a nereaktívnych tuhých látok a ďalšieho prúdu bohatého na síran vápenatý, pričom obidva prúdy obsahujú rozpustené chloridy, a odoberanie síranu vápenatého vo forme tuhej látky a časti recyklovaného prúdu bohatého na uhličitan vápenatý a nereaktívne tuhé látky kvôli odstráneniu rozpustných chloridov a nereaktívnych tuhých látok; a (f) privádzanie čerstvého uhličitanu vápenatého dávkovaného do systému v množstvách, ktoré stačia na nahradenie vápnika odstráneného pri uvedenej separácii síranu vápenatého a uvedenej časti uvedeného odobratého recyklovaného prúdu, pričom uvedený jemnozmný uhličitan vápenatý má pri dávkovaní váženú strednú veľkosť častíc menšiu ako približne 10 pm.According to another aspect, the invention provides an improved wet scrubbing method for reducing the SO _X concentration in a flue gas, comprising: (a) conducting a flue gas stream up through a scrubbing column; (b) introducing atomized droplets of an aqueous suspension of finely divided calcium carbonate, calcium sulfate, calcium sulfite, and other non-reactive solids to descend through the countercurrent column to the flue gas flow, wherein the weighted average particle size of the calcium carbonate is in the range of 2 to about 6 gm ; (c) contacting the flue gas and collecting the slurry in the reaction vessel; (d) maintaining a high reactivity of the suspension by withdrawing the suspension from the reaction vessel and treating the withdrawn suspension in the hydrocyclone to produce a recycled stream rich in fine calcium carbonate particles and non-reactive solids and another stream rich in calcium sulfate, both streams containing dissolved chlorides; calcium solids and a portion of the recycle stream rich in calcium carbonate and non-reactive solids to remove soluble chlorides and non-reactive solids; and (f) supplying fresh calcium carbonate metered into the system in amounts sufficient to replace the calcium removed from said calcium sulfate separation and said portion of said recovered recycle stream, wherein said fine-grained calcium carbonate has a weighted average particle size of less than about 10 µm. .

Spôsob umožňuje prevádzku pri hodnotách pH, ktoré tiež zvyšujú reaktivitu. Hodnota pH suspenzie je výhodne v rozsahu približne od 5,0 približne do 6,3 a najvýhodnejšie v rozsahu približne od 5,8 približne do 6,3.The method allows operation at pH values which also increase reactivity. The pH of the suspension is preferably in the range of from about 5.0 to about 6.3, and most preferably in the range of from about 5.8 to about 6.3.

Je žiadúce, keď molámy pomer zlúčenín obsahujúcich vápnik ku zlúčeninám obsahujúcim síru je väčší ako približne 1,3, výhodne vyšší ako približne 1,4. Je tiež výhodné udržovať koncentráciu suspendovaných tuhých látok v recyklovanom prúde nižšiu ako približne 15 %, najvýhodnejšie nižšiu ako asi 5 %. Spôsob ďalej výhodne zahrňuje stanovenie obsahu chloridu v suspenzii a odobratie časti recyklovaného prúdu, aby nebol prekročený maximálny povolený obsah chloridu. Spôsob ešte výhodnejšie zahrňuje stanovenie hustoty tuhých látok v recyklovanom prúde a odobratie časti recyklovaného prúdu, keď hustota tuhých látok presiahne vopred stanovenú hodnotu. V tomto poslednom prípade sa reguluje podiel nereaktívnych tuhých látok.Desirably, the molar ratio of calcium-containing compounds to sulfur-containing compounds is greater than about 1.3, preferably greater than about 1.4. It is also preferred to maintain the suspended solids concentration in the recycle stream below about 15%, most preferably below about 5%. Preferably, the method further comprises determining the chloride content of the suspension and withdrawing a portion of the recycle stream so as not to exceed the maximum allowable chloride content. More preferably, the method comprises determining the density of the solids in the recycle stream and removing a portion of the recycle stream when the density of the solids exceeds a predetermined value. In the latter case, the proportion of non-reactive solids is controlled.

Podľa ďalšieho z aspektov tento vynález popisuje zdokonalené zariadenie mokrého čistenia na zníženie koncentrácie SO_X v dymových plynoch zahrňujúce: (a) vypieraciu kolónu obsahujúcu potrubie pre prívod plynu, potrubie pre odvod plynu a vertikálne vypieracie oddelenie, ktoré je usporiadané tak, aby usmerňovalo prúd dymového plynu nahor cez uvedené vypieracie oddelenie; (b) sústavu sprchových zariadení namontovaných v uvedenom vypieracom oddelení a uspôsobených na privádzanie rozstrekovanej vodnej suspenzie jemnozmného uhličitanu vápenatého, síranu vápenatého, siričitanu vápenatého a nereaktívnych tuhých látok, aby klesali cez kolónu protiprúdove k smeru prúdenia dymového plynu; (c) a reakčnú nádobu umiestnenú pod uvedenými sprchovými zariadeniami, ktorá umožňuje zhromažďovanie suspenzie po styku s uvedeným plynom v uvedenom vertikálnom vypieracom oddelení, pričom uvedená nádoba má vhodnú veľkosť na to, aby umožnila reakciu SO_X s uhličitanom vápenatým za vzniku kryštálov sadrovca, ktoré majú vážený priemer častíc najmenej dvakrát väčší ako je priemer častíc pridávaného uhličitanu vápenatého; (d) prostriedky pre dávkovanie uhličitanu vápenatého s váženou priemernou veľkosťou častíc okolo 10 pm, pričom 99 % alebo viac častíc je menších ako 44 pm pri ich privádzaní do uvedenej reakčnej nádoby; (e) prostriedky na privádzanie rozstrekovanej suspenzie zahrňujúce najmenej jedno čerpadlo a príslušné potrubie pre odoberanie suspenzie z reakčnej nádoby a pre dopravenie suspenzie k uvedenej sústave sprchových zariadení umiestnených v uvedenom vypieracom oddelení; (f) systém pre udržiavanie kvality suspenzie pozostávajúci z hydrocyklónu schopného rozdeliť uvedenú suspenziu v uvedenej reakčnej nádobe na prúd bohatý na jemné častice uhličitanu vápenatého a nereaktívnych tuhých látok a relatívne väčšie častice síranu vápenatého, najmenej z jedného čerpadla a príslušného potrubia pre odoberanie suspenzie z reakčnej nádoby a dopravu suspenzie k hydrocyklónu, z recyklovacieho potrubia vedúceho z uvedeného hydrocyklónu do reakčnej nádoby na privádzanie recyklovaného prúdu bohatého na uhličitan vápenatý a nereaktívne tuhé látky z uvedeného hydrocyklónu, z potrubia na oddelenú suspenziu síranu vápenatého, ktoré vedie z uvedeného hydrocyklónu na odstraňovanie suspenzie bohatej na síran vápenatý z uvedeného hydrocyklónu, a z odvádzacieho potrubia spojeného s uvedeným recyklovacím potrubím a prispôsobeného na odstránenie časti uvedeného recyklovaného prúdu z uvedeného recyklovacieho potrubia.According to another aspect, the present invention provides an improved wet scrubbing device for reducing the SO _X concentration in a flue gas, comprising: (a) a scrubbing column comprising a gas inlet pipe, a gas outlet pipe and a vertical scrubbing compartment configured to direct the flue gas flow gas up through said scrubbing compartment; (b) a plurality of shower devices mounted in said scrubbing compartment and adapted to deliver a sprayed aqueous suspension of fine-grained calcium carbonate, calcium sulfate, calcium sulfite, and non-reactive solids to descend countercurrently to the flow direction of the flue gas; (c) and a reaction vessel located beneath said shower devices to collect the suspension upon contact with said gas in said vertical scrubbing compartment, said vessel being of a suitable size to allow the reaction of SO _X with calcium carbonate to form gypsum crystals which have a weighted particle diameter of at least twice the particle diameter of the added calcium carbonate; (d) means for dispensing calcium carbonate having a weighted average particle size of about 10 µm, wherein 99% or more of the particles are less than 44 µm when introduced into said reaction vessel; (e) means for introducing the spray slurry comprising at least one pump and associated conduits for withdrawing the slurry from the reaction vessel and for conveying the slurry to said shower assembly located in said scrubbing compartment; (f) a slurry quality maintenance system comprising a hydrocyclone capable of separating said slurry in said reaction vessel into a stream rich in fine calcium carbonate particles and non-reactive solids, and relatively larger calcium sulfate particles, from at least one pump and associated slurry withdrawal line; and transporting the slurry to the hydrocyclone, from a recycle line leading from said hydrocyclone to a reaction vessel for feeding recycled calcium carbonate rich stream and non-reactive solids from said hydrocyclone, from a conduit to a separate calcium sulfate slurry that leads from said hydrocyclone to remove the slurry rich. for calcium sulphate from said hydrocyclone, and a discharge line connected to said recycle line and adapted to remove a portion of said recycle stream from said recycle line him piping.

Jedným z dôsledkov týchto zdokonalení je kolóna, ktorá má približne polovičnú hmotnosť a objem v porovnaní s bežnými práčkami typu otvorených kolón. Účinnosť postupu je vyššia, spôsob je ekonomicky výhodnejší a zároveň využitie reagujúcich látok je dokonalejšie, zachová sa vysoká spoľahlivosť, zníži sa spotreba energie a dosiahne sa vysoký výkon so značným znížením percentuálneho obsahu SO_X.One consequence of these improvements is a column having approximately half the weight and volume of conventional open column scrubbers. The efficiency of the process is higher, the process is more economical and at the same time the utilization of the reactants is improved, high reliability is maintained, energy consumption is reduced and high performance is achieved with a significant reduction in the percentage of SO _x .

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález bude možné lepšie pochopiť a jeho výhody sa dajú lepšie posúdiť z nasledujúceho podrobného opisu, obzvlášť v spojení so sprievodnými obrázkami, z ktorých:The invention will be better understood and its advantages will be better appreciated from the following detailed description, particularly in conjunction with the accompanying drawings, of which:

Obrázok 1 je schematický pohľad na výhodné praktické uskutočnenie spôsobu podľa tohto vynálezu, ktoré využíva protiprúdovú vápencovú mokrú práčku s jednoduchým cyklom typu otvorenej kolóny;Figure 1 is a schematic view of a preferred practical embodiment of the method of the present invention which uses a single cycle, open-cycle countercurrent limestone wet scrubber;

Obrázok 2 je podrobnejší schematický pohľad na vypieraciu kolónu typu uvedeného na obrázku 1;Figure 2 is a more detailed schematic view of a scrubbing column of the type shown in Figure 1;

Obrázok 3 je detailný bočný pohľad znázorňujúci usporiadanie sprchových dýz vo dvoch sprchových úrovniach kolóny podľa obrázku 2;Figure 3 is a detailed side view showing the arrangement of shower nozzles at the two shower levels of the column of Figure 2;

Obrázok 4 je pôdorys sprchových dýz vo dvoch sprchových úrovniach pre sprchovú kolónu typu uvedeného na obrázku 2; aFigure 4 is a plan view of shower nozzles at two shower levels for a shower column of the type shown in Figure 2; and

Obrázok 5 je perspektívny pohľad na odlučovač unášanej kvapaliny v sprchovej kolóne znázornenej na obrázkoch 1 a 2.Figure 5 is a perspective view of a entrained liquid separator in the shower column shown in Figures 1 and 2.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Nasledujúci opis sa sústredí na výhodné praktické uskutočnenie podľa obrázku 1, čo je protiprúdová vápencová prevádzka mokrého Čistenia s jednoduchým cyklom typu otvorenej kolóny na odstránenie oxidov síry, hlavne SO₂, z produktov spaľovania.The following description focuses on the preferred practical embodiment of Figure 1, which is a countercurrent limestone wet scrubbing operation with a single cycle, open column type to remove sulfur oxides, especially SO ₂ , from combustion products.

Vápenec je výhodnou formou uhličitanu vápenatého, ale ak sa to požaduje, môže sa nahradiť inou formou. Okrem vápenca sú inými formami uhličitanu vápenatého ulity ústric, aragonit, kalcit, krieda, mramor, slieň a travertín. Môže sa ťažiť alebo vyrábať. V tomto opise sa pojmy uhličitan vápenatý a vápenec používajú zameniteľné.Limestone is the preferred form of calcium carbonate, but can be replaced by another form if desired. In addition to limestone, other forms of calcium carbonate are shells of oysters, aragonite, calcite, chalk, marble, marl, and travertine. It can be mined or produced. In this specification, the terms calcium carbonate and limestone are used interchangeably.

Je dôležité si všimnúť, že takmer všetky dostupné formy uhličitanu vápenatého, ktoré sa nachádzajú v prírode, obsahujú malé množstvá relatívne inertných materiálov, ako sú voľný kremeň, uhličitan horečnatý alebo dolomit, oxidy železa, oxid hlinitý a tak ďalej. V zásade sa vždy požaduje, aby sa našli veľmi čisté formy vápenca pre spôsob mokrého čistenia, ale v praxi sú vždy prítomné nejaké nečistoty, ktoré v spôsobe mokrého čistenia vystupujú ako nereaktívne tuhé látky. Inými zdrojmi nereaktívnych tuhých látok, ktoré vstupujú do postupu, sú úletové popolčeky, ktoré preniknú cez lapač častíc 10 a zachytia sa v práčke 100.It is important to note that almost all available forms of calcium carbonate found in nature contain small amounts of relatively inert materials such as loose silica, magnesium carbonate or dolomite, iron oxides, alumina and so on. In principle, it is always required to find very pure forms of limestone for the wet scrubbing process, but in practice there are always some impurities present which act as non-reactive solids in the wet scrubbing process. Other sources of non-reactive solids entering the process are fly ash, which penetrates the particle trap 10 and gets trapped in the scrubber 100.

Vápenec je jemnozmný a v tejto forme sa získa výhodne mletím, ako sa popisuje ďalej, pričom sa dosiahne vážený priemer častíc okolo 10 pm alebo menej, s 99 % pod 44 pm. Toto je výborné pre mokré čistenie v otvorenej kolóne s protiprúdovým tokom vápencovej suspenzie. Bežnejší stupeň vymletia podľa doterajšieho stavu techniky má vážený priemer 15 pm alebo menej, pričom nie viac ako 95 % častíc je menších ako 44 pm. V ďalšom protiklade k doterajšiemu stavu techniky je významné, že výhodný stupeň mletia podľa tohto vynálezu poskytuje častice s váženou priemernou veľkosťou menej ako približne 8 pm, pričom 90 hmotnostných % (napr. 99,5 %) častíc je menších ako 44 pm. Mletie na túto výhodnú veľkosť má niekoľko predností.The limestone is fine-grained and in this form is preferably obtained by grinding as described below, achieving a weighted particle diameter of about 10 µm or less, with 99% below 44 µm. This is excellent for wet cleaning in an open column with countercurrent flow of limestone slurry. The more conventional grinding stage of the prior art has a weighted average of 15 µm or less, with no more than 95% of the particles being less than 44 µm. In further contrast to the prior art, it is significant that the preferred grinding step of the present invention provides particles with a weighted average particle size of less than about 8 µm, with 90% by weight (e.g. 99.5%) of the particles being less than 44 µm. Grinding to this preferred size has several advantages.

Výhodné usporiadanie spôsobu podľa obrázku 1 znázorňuje spaliny, napríklad z priemyselného alebo úžitkového kotla vykurovaného uhlím, ktoré vstupujú do vhodného zariadenia J_0 na zachytenie častíc, ako je elektrostatický alebo textilný filter, ktorý prakticky odstráni unášané tuhé častice. Vyčistený dymový plyn sa potom vedie potrubím 20 do vypieracej kolóny 100. v ktorej prúdi nahor, protiprúdové k spŕške vodnej suspenzie, ktorá obsahuje jemnozmný vápenec, rozstrekovanej vo vypieracom oddelení 110 pomocou dvoch úrovní sprchových dýz. Z vypieracieho oddelenia 110 vychádza plyn cez výstupné potrubie 120. Kolóna je usporiadaná tak, že vedie prúd dymového plynu nahor cez vertikálne vypieracie oddelenie. Vypieracia suspenzia klesajúca cez vertikálne vypieracie oddelenie 110 sa zhromažďuje v reakčnej nádobe 130. Je výhodné, keď reakčná nádoba 130 má vhodnú veľkosť, aby umožnila reakciu SO₂ s uhličitanom vápenatým za vzniku kryštálov sadrovca, ktoré majú vážený stredný priemer najmenej 2-krát a výhodne 5- až 10-krát väčší ako častice uhličitanu vápenatého pri ich dávkovaní.A preferred embodiment of the method of Figure 1 illustrates flue gas, for example from an industrial or commercialized coal-fired boiler, which enters a suitable particle capture device 10, such as an electrostatic or textile filter, to virtually remove entrained solid particles. The cleaned flue gas is then passed through line 20 to a scrubbing column 100 upstream, countercurrent to a spray of an aqueous slurry that contains fine limestone sprayed in scrubbing compartment 110 via two levels of shower nozzles. The scrubbing section 110 exits gas through the outlet conduit 120. The column is arranged to direct the flue gas stream up through the vertical scrubbing section. The scrubbing slurry descending through the vertical scrubber compartment 110 is collected in the reaction vessel 130. Preferably, the reaction vessel 130 is of a suitable size to allow the reaction of SO ₂ with calcium carbonate to form gypsum crystals having a weighted average diameter of at least 2 times and preferably 5 to 10 times larger than the calcium carbonate particles at dosing.

Udržovanie tohto rozdielu vo veľkosti častíc uľahčuje výhodné praktické uskutočnenie vynálezu, ktoré vyžaduje odoberanie prúdu suspenzie z reakčnej nádoby, výhodne po priemernej dobe zdržania okolo 6 hodín, jeho zakoncentrovanie s ohľadom na uhličitan vápenatý (ako jemných častíc, ktoré majú výhodný vážený stredný priemer menší ako 6 μιη) a odstránenie sadrovca.Maintaining this particle size difference facilitates a preferred practical embodiment of the invention which requires taking the slurry stream from the reaction vessel, preferably after an average residence time of about 6 hours, concentrating it with respect to calcium carbonate (as fine particles having a preferred weighted average diameter less than 6 μιη) and gypsum removal.

Vertikálne vypieracie oddelenie 110 obsahuje sústavu sprchových zariadení, ktorá je v nej namontovaná. Sústava je uspôsobená na privádzanie rozstrekovanej vodnej suspenzie jemnozmného uhličitanu vápenatého tak, aby táto suspenzia klesala cez kolónu protiprúdove k smeru prúdenia dymového plynu. Na obrázku je znázornená skupina sprchových dýz, ktorá, ako je vidieť, pozostáva z dvoch úrovní dýz 112 a 112'. Ku každej z dýz 114 (obrázok 2) je privádzaná suspenzia zberačom 116, 116' alebo 116”. Je bežné, že sa použije aj tretia úroveň, čo umožňuje odstaviť jednu úroveň kvôli oprave alebo čisteniu, zatiaľ čo zvyšné dve sú v činnosti.The vertical scrubbing compartment 110 comprises a plurality of shower devices mounted therein. The assembly is adapted to feed the sprayed aqueous slurry of fine-grained calcium carbonate such that the slurry descends through the column upstream to the flow direction of the flue gas. The figure shows a group of shower nozzles which, as can be seen, consists of two nozzle levels 112 and 112 '. To each of the nozzles 114 (Figure 2), a suspension is fed through a collector 116, 116 'or 116 ". It is normal for a third level to be used, allowing one level to be shut down for repair or cleaning while the other two are in operation.

Dýzy sú výhodne usporiadané v úrovniach vzdialených od seba asi 1 meter až menej ako približne 2 metre, pričom smer prúdenia z dvoch susedných dýz v danej úrovni je striedavo nahor a nadol. Výhodné praktické uskutočnenia vynálezu zmenšujú vzdialenosť medzi dýzami, znižujú počet použitých úrovní v ľubovoľnom čase (výhodne na 2) a zvyšujú rýchlosť prúdenia plynu nahor cez vertikálne vypieracie oddelenie. Výhodný spôsob prúdenia rozprašovanej suspenzie a spalín prúdiacich nahor cez kolónu je znázornený na obrázku 4.The nozzles are preferably arranged at levels spaced from about 1 meter to less than about 2 meters, wherein the flow direction of the two adjacent nozzles at a given level is alternately up and down. Preferred practical embodiments of the invention reduce the distance between the nozzles, reduce the number of levels used at any time (preferably to 2), and increase the gas flow rate up through the vertical scrubbing compartment. A preferred method of flowing the spray suspension and the flue gas flowing up through the column is shown in Figure 4.

Výhodnou formou dýzy je odstredivá dýza, ktorá rozprašuje pod uhlom a, ktorý je z rozsahu od asi 90° približne do 140°, výhodne okolo 120°. Vhodnou dýzou je napríklad dýza Whirljet s výkonom 300 galónov za minútu, ktorú dodáva Spraying Systems Co., Wheaton, Illinois. Veľkosť kvapôčiek je výhodne v rozsahu približne od 100 približne do 6000 gm, typicky okolo 2000 gm, pričom stredný priemer podľa Sautera sa meria analyzátorom častíc podľa Malvema.A preferred form of nozzle is a centrifugal nozzle that sprays at an angle α that is in the range of about 90 ° to about 140 °, preferably about 120 °. For example, a 300 gallon / minute Whirljet nozzle available from Spraying Systems Co. of Wheaton, Illinois is a suitable nozzle. The droplet size is preferably in the range of about 100 to about 6000 gm, typically about 2000 gm, with the Sauter mean diameter being measured with a Malvem particle analyzer.

Každá zo zberných rúrok 116 je natočená oproti rúrkam v susednom vyššom a nižšom nosiči o určitý uhol. Výhodný uhol je 90° v prípade, že sa použijú dva alebo tri nosiče.Each of the collecting tubes 116 is angled relative to the tubes in the adjacent higher and lower supports. The preferred angle is 90 ° when two or three carriers are used.

Jednou z nových a dokonalejších stránok vynálezu je skutočnosť, že čas zdržania v reakčnej nádobe sa zníži z bežnej komerčnej hodnoty okolo 15 hodín alebo viac na hodnotu menšiu ako asi 8 hodín, typickejšie okolo 6 hodín. Umožňuje to zvýšená rýchlosť rozpúšťania jemných častíc uhličitanu vápenatého a do určitej miery pomerne rýchle zrážanie síranu vápenatého za vzniku častíc sadrovca. Zároveň je reaktivita suspenzie zvýšená oddelením síranu vápenatého od uhličitanu vápenatého v suspenzii a recyklovaním uhličitanu vápenatého späť do suspenzie vo forme veľmi jemných častíc, ktoré sa rýchlo rozpúšťajú v reakčnej nádobe. Zníženie času zdržania v reakčnej nádobe má pozitívny vplyv na celkovú účinnosť spôsobu a prináša rad ďalších výhod ako jednoduchosť prevádzky, veľkosť zariadenia a kvalita sadrovca ako vedľajšieho produktu.One of the new and improved aspects of the invention is that the residence time in the reaction vessel decreases from a normal commercial value of about 15 hours or more to a value of less than about 8 hours, more typically about 6 hours. This is due to the increased dissolution rate of the fine calcium carbonate particles and, to some extent, the relatively rapid precipitation of the calcium sulfate to form gypsum particles. At the same time, the reactivity of the suspension is increased by separating the calcium sulfate from the calcium carbonate in the suspension and recycling the calcium carbonate back into the suspension in the form of very fine particles that dissolve rapidly in the reaction vessel. Reducing the residence time in the reaction vessel has a positive effect on the overall efficiency of the process and brings a number of other advantages such as ease of operation, size of the device and the quality of the gypsum by-product.

Objemové rýchlosti dymového plynu prúdiaceho cez vertikálne vypieracie oddelenie 110 je viac ako 4,5 a výhodne až približne do 6 metrov za sekundu. Tieto rýchlosti plynu sú pre vápencovú práčku s jednoduchým cyklom typu otvorenej kolóny vysoké a vynález ich využíva vo výhodnej kombinácii s inými objavnými prístupmi s cieľom zvýšiť celkovú účinnosť spôsobu. Výhodné vypieracie kolóny podľa tohto vynálezu umožňujú spracovanie dymových plynov s praktickým, malým poklesom tlaku a relatívne malými množstvami vodnej suspenzie, t. j. s nízkymi pomermi L/G.The volumetric velocities of the flue gas flowing through the vertical scrubbing compartment 110 are more than 4.5 and preferably up to about 6 meters per second. These gas velocities are high for a single-cycle, open-cycle limestone scrubber and are used in advantageous combination with other inventive approaches in order to increase the overall efficiency of the process. Preferred scrubbing columns of the present invention allow the treatment of flue gases with practical, low pressure drop and relatively small amounts of aqueous slurry, i. j. with low L / G ratios.

Oxidy síry v spalinách sa absorbujú v kvapalnej fáze suspenzie za vzniku siričitanu a vodíkových iónov. Siríčitany sa čiastočne oxidujú na sírany, čím sa uvoľňuje ešte viac vodíkových iónov. Keď sa kvapôčky nasýtia vodíkovými iónmi, uhličitan vápenatý sa začne rozpúšťať väčšou rýchlosťou za vzniku vápenatých iónov a hydrogénuhličitanu. Jemne práškový uhličitan vápenatý veľmi účinne absorbuje vodíkové ióny, čím zvyšuje absorpčnú kapacitu vodnej fázy v sprchovej zóne kolóny. Použité vysoké rýchlosti plynu v zhode s výhodným praktickým uskutočnením vynálezu a výhodný spôsob rozstrekovania spôsobujú zachovanie kvapôčiek suspenzie s takým stupňom fluidizácie, ktorý umožňuje dosiahnuť lepší kontakt.Sulfur oxides in the flue gas are absorbed in the liquid phase of the suspension to form sulfite and hydrogen ions. Sulfates are partially oxidized to sulfates, releasing even more hydrogen ions. When the droplets are saturated with hydrogen ions, calcium carbonate begins to dissolve at a faster rate to form calcium ions and bicarbonate. The finely powdered calcium carbonate absorbs hydrogen ions very efficiently, thereby increasing the absorption capacity of the aqueous phase in the spray zone of the column. The high gas velocities used in accordance with the preferred practical embodiment of the invention and the preferred spraying method result in the retention of the droplets of the suspension with a degree of fluidization that allows better contact to be achieved.

Na obrázku 1 sa vápenec jemne melie v mlyne 170, triedi cyklónom 172. zachytáva vo vrecovom zásobníku 174 a dávkuje sa cez vzduchový uzáver 176 do stlačeného prúdu vzduchu vo vedení 178. Rozomletie vápenca na prášok bezprostredne pred jeho zavedením do práčky umožňuje, že uhličitan vápenatý sa môže pripraviť s dobre definovaným rozsahom veľkostí častíc, bez veľkých častíc, ktoré sú väčšie ako asi 44 gm. Je to skutočne typicky možné a bežne sa dosiahnu suché práškové častice uhličitanu vápenatého s váženou strednou veľkosťou asi 8 gm, pričom 99 % alebo viac častíc je menších ako 44 gm. Vylúčenie veľkých častíc dávkovaného vápenca je hlavným rysom dovoľujúcim použiť podľa tohto vynálezu podstatne menšiu reakčnú nádobu ako sa v súčasnosti používa v bežných práčkach.In Figure 1, the limestone is finely ground in a mill 170, graded by cyclone 172. trapped in a bag container 174 and metered through air seal 176 into a compressed air stream in line 178. Grinding of limestone into powder immediately prior to introduction into the scrubber allows calcium carbonate can be prepared with a well defined range of particle sizes, without large particles that are greater than about 44 gm. Indeed, this is typically possible and normally dry powder calcium carbonate particles with a weighted average size of about 8 gm are obtained, with 99% or more of the particles being less than 44 gm. The elimination of large particles of metered limestone is a major feature allowing the use of a substantially smaller reaction vessel according to the invention than currently used in conventional scrubbers.

Vzduch vo vedení 178 uľahčuje dávkovanie kyslíka pre oxidáciu siričitanových a hydrogénsiričitanových iónov na síranové ióny. Je výhodné, keď sa obsah nádoby mieša bežnými spôsobmi, ktoré nie sú na obrázku vyznačené.The air in line 178 facilitates oxygen dosing to oxidize sulfite and bisulfite ions to sulfate ions. Preferably, the contents of the container are mixed by conventional methods not shown in the figure.

Na opačnej strane postupu znázorneného na obrázku 1 sa suspenzia odoberá z reakčnej nádoby 130 na zakoncentrovanie reaktívneho uhličitanu vápenatého pre recyklovanie a pre zníženie množstva tuhých látok, hlavne pre odstránenie sadrovca. Obrázok 1 ukazuje, že sa suspenzia odoberá z reakčnej nádoby 130 cez vedenie 183 a zavádza sa do hydrocyklónu 181. Hydrocyklón je obzvlášť účinný v prevádzke podľa tohto vynálezu, pretože dokáže rýchlo a účinne oddeliť veľmi jemné častice vápenca od väčších častíc síranu vápenatého. Je výhodné, keď častice síranu vápenatého majú vážený stredný priemer približne od 25 približne do 55 μπι. Oddelením malých častíc vápenca sa dostane recyklovaný prúd 174 bohatý na uhličitan vápenatý a odstraňovaný prúd 176 bohatý na síran vápenatý. Je výhodné, keď vážená stredná veľkosť častíc uhličitanu vápenatého v reakčnej nádobe a tým aj v recyklovanom prúde 184 je v rozsahu približne od 2 približne do 6 pm.On the opposite side of the process shown in Figure 1, the slurry is removed from the reaction vessel 130 to concentrate the reactive calcium carbonate for recycling and to reduce the amount of solids, especially to remove gypsum. Figure 1 shows that the slurry is withdrawn from the reaction vessel 130 via line 183 and introduced into the hydrocyclone 181. The hydrocyclone is particularly effective in the operation of the invention because it can quickly and efficiently separate very fine limestone particles from larger calcium sulfate particles. Preferably, the calcium sulfate particles have a weighted average diameter of from about 25 to about 55 µπι. By separating small limestone particles, a recycled calcium carbonate rich stream 174 and a calcium sulfate rich stream 176 are obtained. Preferably, the weighted average particle size of the calcium carbonate in the reaction vessel and hence in the recycle stream 184 is in the range of about 2 to about 6 µm.

Obrázok 1 znázorňuje výhodnú formu vynálezu, v ktorej recyklovaný prúd sa koncentruje s ohľadom na uhličitan vápenatý a užitočnú prevádzkovú vodu v hydrocyklóne 181. Výhodné veľkosti častíc uhličitanu vápenatého budú mať vážený stredný priemer v rozsahu približne od 2 približne do 6 pm. Častice síranu vápenatého budú mať vážený stredný priemer v rozsahu približne od 25 približne do 55 pm.Figure 1 illustrates a preferred embodiment of the invention in which the recycle stream is concentrated with respect to calcium carbonate and useful process water in the hydrocyclone 181. Preferred calcium carbonate particle sizes will have a weighted average diameter in the range of about 2 to about 6 µm. The calcium sulfate particles will have a weighted average diameter ranging from about 25 to about 55 µm.

Reakčná nádoba 130 je umiestnená pod sústavou sprchových zariadení a umožňuje zhromažďovať suspenziu po styku s dymovým plynom vo vertikálnom vypieracom oddelení 110. Reakčná nádoba 130 má veľkosť vhodnú pre reakciu SO₂ s uhličitanom vápenatým za vzniku kryštálov sadrovca, ktoré majú vážený stredný priemer najmenej 2-krát a výhodne od 5- do 10krát väčší ako dávkované častice uhličitanu vápenatého.The reaction vessel 130 is located below the shower assembly and allows the slurry to collect after contact with the flue gas in the vertical scrubbing compartment 110. The reaction vessel 130 has a size suitable for reacting SO ₂ with calcium carbonate to form gypsum crystals having a weighted average diameter of at least 2- times and preferably from 5 to 10 times greater than the dosed calcium carbonate particles.

Vďaka rozdielu vo veľkostiach častíc medzi uhličitanom vápenatým a sadrovcom a vďaka prostriedkom použitým na oddelenie sadrovca a zakoncentrovanie uhličitanu vápenatého, ako bude podrobne vysvetlené ďalej, koncentrácia tuhého uhličitanu vápenatého sa môže zvýšiť asi o 20 až 50 % nad koncentráciu dosiahnuteľnú v protiprúdových zariadeniach doterajšieho typu. Ďalšou výhodou vynálezu je, že suspenzia bude mať vyšší stechiometrický pomer zlúčenín obsahujúcich vápnik ku zlúčeninám obsahujúcim síru ako je to v doterajších systémoch, bežneDue to the particle size difference between the calcium carbonate and the gypsum and the means used to separate the gypsum and concentrate the calcium carbonate, as will be explained in detail below, the solid calcium carbonate concentration may increase by about 20 to 50% above that obtainable in countercurrent devices of the prior art. Another advantage of the invention is that the suspension will have a higher stoichiometric ratio of calcium-containing compounds to sulfur-containing compounds than in prior art systems, typically

1,3 a výhodne 1,4 alebo viac. Tento systém obsahuje najmenej jedno čerpadlo 182 a prislúchajúce potrubie 183 na odoberanie suspenzie z reakčnej nádoby a na dopravenie suspenzie do hydrocyklónu.1.3 and preferably 1.4 or more. The system comprises at least one pump 182 and an associated line 183 for withdrawing the slurry from the reaction vessel and for conveying the slurry to the hydrocyclone.

Oxidy síry v spalinách sa absorbujú vo vodnej fáze suspenzie vo vertikálnom vypieracom oddelení 110 a reagujú s použiteľnou alkalitou vo forme hydroxidových iónov za vzniku hydrogénsiričitanu, ktorý sa môže čiastočne oxidovať vo vypieracej časti 110 a temer úplne oxidovať v reakčnej nádobe 130 za vzniku síranu. Alkalita v zásade súvisí s rozpúšťaním uhličitanu vápenatého za vzniku hydrogénuhličitanových a hydroxidových iónov, ktoré sa nachádzajú vo vypieracom oddelení 110 aj v reakčnej nádobe 130. Bežne sa na zabezpečenie rThe sulfur oxides in the flue gas are absorbed in the aqueous phase of the slurry in the vertical scrubbing compartment 110 and reacted with a useful alkalinity in the form of hydroxide ions to form a bisulfite which can partially oxidize in the scrubbing compartment 110 and almost completely oxidize in the reaction vessel 130 to form sulphate. Alkalinity is essentially related to the dissolution of calcium carbonate to form bicarbonate and hydroxide ions, both in the scrubbing compartment 110 and in the reaction vessel 130. Normally, to provide a

dostatočnej reakcie privádza kyslík, aj keď určité množstvo kyslíka sa dá získať aj zo samotného • dymového plynu vo vypieracom oddelení l_10. Reakcia prebieha do istej miery v klesajúcich kvapôčkach, ale urýchli sa hlavne v reakčnej nádobe 130. v ktorej sa zhromažďuje suspenzia.an oxygen reaction is sufficient, although some oxygen can also be obtained from the flue gas itself in the scrubbing compartment 10. The reaction proceeds to some extent in descending droplets, but is accelerated mainly in the reaction vessel 130, in which the suspension collects.

Novým a zlepšeným rysom vynálezu je skutočnosť, že čas zdržania v reakčnej nádobe sa zníži z bežnej komerčnej hodnoty okolo 15 hodín na asi 6 hodín. Zníženie času zdržania v reakčnej nádobe má rad výhod z hľadiska jednoduchosti prevádzky, veľkosti zariadenia a kvality sadrovca ako vedľajšieho produktu.A new and improved feature of the invention is that the residence time in the reaction vessel decreases from the normal commercial value of about 15 hours to about 6 hours. Reducing the residence time in the reaction vessel has a number of advantages in terms of ease of operation, equipment size and gypsum by-product quality.

Je výhodné, keď hodnota pH suspenzie v reakčnej nádobe 130 je v rozsahu približne od 5,0 približne do 6,3, najvýhodnejšie približne od 5,8 približne do 6,3. Vyššie pH naznačuje vyššiu použiteľnú alkalitu v kvapaline suspenzie a odpovedajúcu vyššiu kapacitu pre absorpciu SO₂. Je výhodou tohto vynálezu, že vďaka tomu, že uhličitan vápenatý sa pridáva vo forme jemných častíc a recykluje sa, ako bude vysvetlené ďalej, tiež vo forme jemných častíc, dá sa dosiahnuť vyššia použiteľná alkalita. Nízke pH sa bežne používa v systémoch doterajšej techniky na zvýšenie rýchlosti reakcie uhličitanu vápenatého, avšak to normálne znižuje absorpciu SO₂ vo vypieracom oddelení kvôli zníženej použiteľnej alkalite. Malá veľkosť častíc podľa tohto vynálezu poskytuje zvýšenú použiteľnú alkalitu aj pri nižšom pH ako sa požaduje, čím do značnej miery kompenzuje vplyv nízkeho pH na vypieraciu kapacitu suspenzie.Preferably, the pH of the slurry in reaction vessel 130 ranges from about 5.0 to about 6.3, most preferably from about 5.8 to about 6.3. A higher pH indicates a higher available alkalinity in the suspension liquid and a correspondingly higher SO ₂ absorption capacity. It is an advantage of the present invention that, since calcium carbonate is added in the form of fine particles and recycled, as explained below, also in the form of fine particles, a higher usable alkalinity can be achieved. Low pH is commonly used in prior art systems to increase the reaction rate of calcium carbonate, but this normally reduces the absorption of SO ₂ in the scrubbing compartment due to reduced usable alkalinity. The small particle size of the present invention provides increased usable alkalinity even at a lower pH than desired, thereby largely compensating for the effect of low pH on the scrubbing capacity of the suspension.

S reakčnou nádobou 130 a so sústavou sprchových zariadení umiestnených vo vertikálnom vypieracom oddelení 110 je spojené zariadenie pre dávkovanie rozstrekovanej suspenzie, ktoré sa skladá najmenej z jedného čerpadla 122 a príslušného potrubia 124 pre odoberanie suspenzie z reakčnej nádoby 110 a pre dopravenie suspenzie k sústave sprchových zariadení umiestnených vo vypieracom oddelení.The reaction vessel 130 and the set of shower devices disposed in the vertical scrubbing compartment 110 are associated with a spray slurry dispensing device comprising at least one pump 122 and associated line 124 for withdrawing the slurry from the reaction vessel 110 and for conveying the slurry to the shower device assembly. placed in the scrubber compartment.

Na obrázku 1 sa vápenec jemne melie v mlyne 170. triedi cyklónom 172. zachytáva vo vrecovom zásobníku 174 a dávkuje sa cez vzduchový uzáver 176 do stlačeného prúdu vzduchu vo vedení 178. ktorý sa ďalej vpúšťa priamo do práčky 100 alebo do potrubia 20 bezprostredne pred práčkou. Vápenec z vrecového zásobníka 174 sa môže miešať v zásobníku a čerpať do reakčnej nádoby 130. Vďaka rozomletiu vápenca pri mieste vpúšťania alebo v jeho blízkosti sa dá jemnosť práškovitého materiálu presne riadiť. Pre vynález je zvlášť rozhodujúca veľkosť častíc. Je výhodné, keď prídavný prúd uhličitanu vápenatého má váženú strednú veľkosť častíc asi 8 gm alebo menej, pričom 99 % alebo viac častíc je menších ako 44 gm pri jeho dávkovaní, ktorým sa doplňujú straty uhličitanu vápenatého v reakcii s SO_X a so sadrovcom ako vedľajším produktom a s rozpustnými chloridmi, ako sa vysvetľuje ďalej.In Figure 1, limestone is finely ground in a 170th class mill with a cyclone 172. trapped in a bag container 174 and dispensed through an air cap 176 into a compressed air stream in line 178. which is further admitted directly to the scrubber 100 or duct 20 immediately before the scrubber. . The limestone from the bag container 174 can be mixed in the container and pumped into the reaction vessel 130. Due to the grinding of the limestone at or near the inlet point, the fineness of the powdered material can be precisely controlled. Particle size is particularly critical to the invention. Advantageously, the additional calcium carbonate stream has a weighted average particle size of about 8 gm or less, with 99% or more of the particles being less than 44 gm at dosing to supplement the losses of calcium carbonate in reaction with SO _x and gypsum as a byproduct. product and soluble chlorides as explained below.

Vzduch vo vedení 178 uľahčuje prísun kyslíka pre oxidáciu siričitanu vápenatého na síran vápenatý. Je výhodné, keď sa obsah nádoby mieša bežnými prostriedkami, ktoré nie sú na obrázku znázornené.The air in the conduit 178 facilitates oxygen supply for the oxidation of calcium sulfite to calcium sulfate. Preferably, the contents of the container are mixed by conventional means not shown in the figure.

S reakčnou nádobou 130 je spojený aj systém na udržiavanie kvality suspenzie označený vo všeobecnosti ako 180. Aby sa v systéme zachovala vysoká reaktivita, uhličitan vápenatý sa dodáva vo forme jemne rozomletých častíc a na odstránenie časti suspenzie z reakčnej nádoby 130 z dôvodu zakoncentrovania jemných častíc uhličitanu vápenatého pre recyklovanie ako aj pre oddeľovanie sadrovca sa používa hydrocyklón Hydrocyklón 181 rozdeľuje suspenziu z reakčnej nádoby na recyklovaný prúd 184 bohatý na malé častice uhličitanu vápenatého a nereaktívne tuhé látky a ďalší prúd obsahujúci väčšinou relatívne veľké častice síranu vápenatého. Výhodná veľkosť častíc uhličitanu vápenatého a nereaktívnych tuhých častíc bude zodpovedať váženému strednému priemeru z rozsahu približne od 1 približne do 8 pm, výhodne približne od 2 približne do 6 pm. Častice uhličitanu vápenatého budú mať stredný vážený priemer v rozsahu približne od 25 približne do 55 pm. Je výhodné, keď vážené stredné priemery častíc síranu vápenatého budú najmenej 2-krát a výhodnejšie od 5- do 10-krát väčšie ako priemery častíc uhličitanu vápenatého. Tento systém obsahuje najmenej jedno čerpadlo 182 a príslušné potrubie 183 na odoberanie suspenzie z reakčnej nádoby a na dopravu suspenzie do hydrocyklónu.Also, a slurry quality maintenance system designated generally 180 is associated with the reaction vessel 130. To maintain high reactivity in the system, calcium carbonate is supplied in the form of finely divided particles and to remove a portion of the suspension from the reaction vessel 130 to concentrate fine carbonate particles. Hydrocyclone 181 divides the slurry from the reaction vessel into a recycle stream 184 rich in small calcium carbonate particles and non-reactive solids, and another stream containing mostly relatively large calcium sulfate particles. The preferred particle size of the calcium carbonate and the non-reactive solid particles will correspond to a weighted average diameter ranging from about 1 to about 8 µm, preferably from about 2 to about 6 µm. The calcium carbonate particles will have a weight average diameter ranging from about 25 to about 55 µm. It is preferred that the weighted average calcium sulfate particle diameters be at least 2 times, and more preferably from 5 to 10 times greater than the calcium carbonate particle diameters. The system comprises at least one pump 182 and associated conduits 183 for withdrawing the slurry from the reaction vessel and for conveying the slurry to the hydrocyclone.

Ako je vidieť, recyklovacie potrubie 184 vedie z hydrocyklónu 181 do reakčnej nádoby 130 a slúži na dopravu recyklovaného prúdu bohatého na uhličitan vápenatý z hydrocyklónu. Dôležitou stránkou systému je oddelenie prebytku recyklovaného materiálu, menovite z recyklovaného prúdu 184. Vyprázdňovacie potrubie 185 je spojené s recyklovacím potrubím 184. ktoré je prispôsobené na odstraňovanie časti recyklovaného prúdu z recyklovacieho potrubia. Je výhodné sledovať obsah chloridov v suspenzii v potrubí 183 alebo inde a regulovať množstvo suspenzie oddeľovanej z potrubia 185 a tým riadiť obsah chloridov v suspenzii v rozumnom rozmedzí, napr. pod asi 30000 mg/1 a výhodne pod 20000 mg/1. Vyššie obsahy chloridov vedú k spomaleniu rozpúšťania uhličitanu vápenatého a zníženiu použiteľnej alkality vo vypieracej suspenzii. Prúd 185 má najvyššiu koncentráciu chloridov, ktorá je rovná koncentrácii v reakčnej nádobe a je preto najlepším zdrojom odstraňovania chloridov zo systému.As can be seen, the recycle line 184 leads from the hydrocyclone 181 to the reaction vessel 130 and serves to convey the recycled calcium carbonate rich stream from the hydrocyclone. An important aspect of the system is the separation of the excess recycled material, namely from the recycled stream 184. The discharge line 185 is connected to the recycle line 184 which is adapted to remove a portion of the recycled stream from the recycle line. It is preferred to monitor the chloride content of the suspension in line 183 or elsewhere and to control the amount of suspension separated from line 185 and thereby control the chloride content of the suspension within a reasonable range, e.g. below about 30000 mg / L and preferably below 20000 mg / L. Higher chloride contents lead to a slower dissolution of the calcium carbonate and a decrease in the usable alkalinity in the scrubbing suspension. Stream 185 has the highest chloride concentration equal to that in the reaction vessel and is therefore the best source of chloride removal from the system.

Môže sa stať, že nereaktívne tuhé látky v reakčnej nádobe 130. ktoré vstupujú do systému spolu s uhličitanom vápenatým alebo ako tuhé látky unášané prúdom plynu 20 a pozostávajú z relatívne malých častíc s váženou strednou veľkosťou v rozsahu približne od 4 približne do 12 gm, majú tendenciu zhromažďovať sa prednostne v recyklovanom prúde 184. pričom ich koncentrácia v recyklovacej nádobe 130 sa zvyšuje. Sledovanie týchto nereaktívnych tuhých látok v recyklovanom prúde sa dá uskutočniť chemickými postupmi (napr. analýzou charakteristických prvkov, ako je kremík, železo a iné) alebo fyzikálnymi postupmi (napr. buď analýzou distribúcie veľkosti častíc, celkovej koncentrácie tuhých látok alebo niektorou inou vhodnou metódou). Jednou zo stránok tohto vynálezu je nastavenie odstraňovania časti prúdu 185 takým spôsobom, že sa dajú regulovať chloridy, ako bolo popísané vyššie, regulovať koncentrácia nereaktívnych tuhých látok v reakčnej nádobe alebo súčasne regulovať oboje.It may happen that the non-reactive solids in the reaction vessel 130 that enter the system together with calcium carbonate or as solids entrained in the gas stream 20 and consist of relatively small particles with a weighted average size in the range of about 4 to about 12 gm have the tendency to collect preferably in the recycle stream 184. wherein their concentration in the recycling vessel 130 increases. Monitoring of these non-reactive solids in the recycle stream can be accomplished by chemical methods (eg by analyzing characteristic elements such as silicon, iron and others) or by physical processes (eg by either particle size distribution, total solids concentration or some other suitable method) . One aspect of the present invention is to provide removal of a portion of the stream 185 in such a way that the chlorides, as described above, can regulate the concentration of non-reactive solids in the reaction vessel or simultaneously control both.

Výhodnými prostriedkom regulácie je nastavenie veľkosti prúdu 185 na väčšiu alebo menšiu hodnotu, ako je to potrebné pre splnenie najprísnejších limitov buď pre chloridy alebo pre nereaktívne tuhé látky. Je žiadúce udržiavať úroveň nereaktívnych tuhých látok vo všeobecnosti pod asi 20 hmotnostných % a výhodne pod 15 % z celkového množstva tuhých látok v reakčnej nádobe 130.A preferred means of control is to adjust the magnitude of the current 185 to a greater or lesser value than necessary to meet the strictest limits for either chloride or non-reactive solids. It is desirable to maintain the level of non-reactive solids generally below about 20% by weight and preferably below 15% of the total amount of solids in the reaction vessel 130.

Tuhé látky odstránené z reakčnej nádoby potrubím 185 je možné uložiť spolu s odstránenou kvapalinou, po oddelení od kvapaliny alebo po spracovaní nejakým iným spôsobom a po vhodnom upravení pre skládkovanie alebo iné využitie. Odstránená kvapalina sa tiež môže spracovať nejakým spôsobom, čím sa získa prúd vhodný pre vypúšťanie alebo nejaké iné využitie. Nie je zámerom tohto vynálezu nejakým spôsobom obmedzovať disponovanie s odstráneným prúdom 185. ale iba dať na vedomie, že existujú početné spôsoby pre spracovanie tohto prúdu, jeho rozdelenie na frakcie, recyklovanie celého prúdu alebo jeho časti a tak ďalej. Takéto spôsoby a prostriedky pre spracovanie prúdu 185 sa netýkajú tohto vynálezu.The solids removed from the reaction vessel via line 185 can be deposited with the liquid removed, after separation from the liquid or after treatment in some other way and after suitable treatment for landfill or other use. The removed liquid may also be treated in some way to obtain a stream suitable for discharge or some other use. It is not the intention of the present invention to somehow limit the disposal of the removed stream 185, but merely to note that there are numerous methods for processing this stream, splitting it into fractions, recycling all or part of the stream, and so on. Such methods and means for treating stream 185 do not relate to the present invention.

Ďalej je tu potrubie na získavanie suspenzie síranu vápenatého 186 vedúce z hydrocyklónu, ktoré slúži na odvedenie suspenzie síranu vápenatého z hydrocyklónu, v ktorej je síran vápenatý prítomný vo forme častíc väčšieho rozmeru ako sú častice uhličitanu vápenatého.Furthermore, there is a conduit for obtaining a calcium sulfate slurry 186 leading from a hydrocyclone, which serves to remove the calcium sulfate slurry from a hydrocyclone in which the calcium sulfate is present in the form of particles of a larger size than the calcium carbonate particles.

Obrázok 1 znázorňuje výhodnú formu vynálezu, v ktorej recyklovaný prúd 184 sa vedie späť do reakčnej nádoby 130. Výhoda takejto prevádzky podľa tohto vynálezu je v možnosti podstatne zvýšiť použiteľnú alkalitu v kvapôčkach kvapaliny, ktorá prichádza do styku so spalinami obsahujúcimi SO_X. Využitím recyklovaného prúdu priamo z hydrocyklónu, kde je značne obohatený o veľmi jemné častice uhličitanu vápenatého a má vysoké pH a vysoký stechiometrický pomer uhlíka k síre, je možné spracovať spaliny bohaté na oxidy síry pri veľmi krátkom styku.Figure 1 illustrates a preferred embodiment of the invention in which recycled stream 184 is recycled to reaction vessel 130. The advantage of such an operation according to the present invention is that it is possible to substantially increase the usable alkalinity in droplets of liquid coming into contact with SO _X- containing flue gas. By utilizing the recycled stream directly from the hydrocyclone, where it is enriched with very fine calcium carbonate particles and has a high pH and a high stoichiometric carbon to sulfur ratio, it is possible to process flue gases rich in sulfur oxides with very short contact.

Je výhodné, keď stechiometrický pomer zlúčenín obsahujúcich vápnik ku zlúčeninám obsahujúcim síru v recyklovanom prúde 184 bude v rozsahu približne od 1,2 približne do 2,0, najvýhodnejšie približne od 1,3 približne do 1,4. Koncentrácia suspendovaných tuhých látok v recyklovanom prúde bude bežne v rozsahu približne od 1 približne do 10 hmotnostných %, najtypickejšie približne od 2 približne do 6 %. Oddelenie väčšiny síranu vápenatého od vápenca pomocou hydrocyklónu 182 spolu so značným zvýšením stechiometrického pomeru a využiteľnej alkality tiež znižuje obsah tuhých látok v suspenzii.Preferably, the stoichiometric ratio of the calcium-containing compounds to the sulfur-containing compounds in the recycle stream 184 will range from about 1.2 to about 2.0, most preferably from about 1.3 to about 1.4. The concentration of suspended solids in the recycle stream will normally be in the range of from about 1 to about 10% by weight, most typically from about 2 to about 6%. Separation of most calcium sulfate from limestone by hydrocyclone 182, together with a significant increase in stoichiometric ratio and useful alkalinity, also reduces the solids content of the suspension.

Výhodou kombinácie postupov uplatnených v spôsobe podľa vynálezu je, že v reakčnej nádobe je vysoký stechiometrický pomer zlúčenín obsahujúcich vápnik ku zlúčeninám obsahujúcim síru, napr. približne od 1,1 približne do 1,6, výhodne približne od 1,2 približne doAn advantage of the combination of the processes used in the process of the invention is that the reaction vessel has a high stoichiometric ratio of calcium-containing compounds to sulfur-containing compounds, e.g. from about 1.1 to about 1.6, preferably from about 1.2 to about

1,3. Keď sa táto výhoda spojí s ďalším charakteristickým rysom uhličitanu vápenatého, že je prítomný vo forme veľmi malých častíc, umožní sa dosiahnuť lepšiu celkovú účinnosť spôsobu s úsporami týkajúcimi sa veľkosti zariadenia a využitia suroviny.1.3. When this advantage is combined with another characteristic of calcium carbonate that it is present in the form of very small particles, it is possible to achieve better overall efficiency of the process with savings in equipment size and raw material utilization.

Výhodný obsah tuhých látok v prúde 183 prichádzajúcom z reakčnej nádoby 130 je výhodne v rozsahu približne od 10 približne do 20 %, výhodne medzi približne 13 až približne 17 %. Obsah tuhých látok v prúde 186 je výhodne v rozsahu približne od 30 približne do 55 %. Prúd 186 sa vedie na filter 188 alebo do iného vhodného zariadenia na odvodnenie suspenzie. Tuhý sadrovec má vysokú kvalitu a môže sa využiť ako stavebný materiál. Filtrát sa odťahuje vedením 189 a môže sa recyklovať do reakčnej nádoby 130 alebo ľubovoľný jeho podiel sa môže odstrániť, aleje prednosťou tohto vynálezu, že sa tento prúd nemusí odstraňovať kvôli regulácii obsahu chloridu v systéme.The preferred solids content of the stream 183 coming from the reaction vessel 130 is preferably in the range of about 10 to about 20%, preferably between about 13 to about 17%. The solids content of stream 186 is preferably in the range of about 30 to about 55%. The stream 186 is passed to a filter 188 or other suitable slurry dewatering device. Solid gypsum is of high quality and can be used as a building material. The filtrate is drawn off via line 189 and may be recycled to reaction vessel 130 or any portion thereof may be removed, but it is an advantage of the present invention that this stream need not be removed to control the chloride content of the system.

Vyčistené spaliny sa významne zbavia unášaných kvapôčiek kvapaliny a smer ich prúdenia sa odkloní v odlučovači unášanej kvapaliny 140. Pri vysokých rýchlostiach plynu umožnených vynálezom, ak sa neurobia určité opatrenia, sa môžu vyskytnúť problémy s tvorbou nánosu na strope 102 kolóny a na odstraňovačoch hmly bežných konštrukcií. Použitie účinnejšieho odstraňovača hmly namiesto odlučovača unášanej kvapaliny 140 je neuskutočniteľné, pretože pre prevádzkové objemové rýchlosti 4,5 až 6 metrov za sekundu nie sú k dispozícii žiadne praktické vysoko účinné odlučovače hmly a komerčné zariadenia, ktoré by sa obvykle mohli použiť na tomto mieste, odstraňujú vodu nedokonale a zahlcujú sa, čím sa zvyšuje možnosť upchatia a nízkej spoľahlivosti. Odlučovač unášanej kvapaliny 140 je preto skonštruovaný pre špecifické účely požadované týmto vynálezom.The cleaned flue gas is substantially freed of entrained liquid droplets and the direction of flow is diverted in entrained liquid separator 140. At the high gas velocities allowed by the invention, if there are no precautions, buildup problems may occur on column 102 and mist removers of conventional designs . The use of a more efficient mist remover instead of the entrained liquid separator 140 is not feasible because, for operating volumetric velocities of 4.5 to 6 meters per second, there are no practical high-efficiency mist separators and commercial equipment that could normally be used at this location water is imperfect and flooded, increasing the possibility of clogging and low reliability. The entrained liquid separator 140 is therefore designed for the specific purposes required by the present invention.

Je výhodné, keď odlučovač unášanej kvapaliny 140 odstraňuje značné množstvo unášanej vlhkosti a mení smer prúdenia dymových plynov o najmenej 30° od zvislej osi kolóny, čím sa tiež dosiahne rovnomernejší rýchlostný profil do vertikálneho odstraňovača hmly 150. Vo svojej výhodnej forme sa väčšina (podľa hmotnosti) kvapôčiek s priemerom menším ako približne 100 gm odstráni tak, že buď vypadnú zo spalín alebo sa spoja do väčších kvapôčiek, ktoré sa môžu ľahšie odstrániť za ním nasledujúcim odstraňovačom hmly.Advantageously, the entrained liquid separator 140 removes a significant amount of entrained moisture and changes the direction of the flue gas flow by at least 30 ° from the vertical axis of the column, thus also achieving a more uniform velocity profile to the vertical mist remover 150. ) to remove droplets with a diameter of less than about 100 gm by either dropping them from the flue gas or joining them into larger droplets which can be more easily removed by the subsequent mist remover.

Je výhodné, keď za odlučovačom unášanej kvapaliny 140 nasleduje vo všeobecnosti vertikálny odstraňovač hmly, znázornený na obrázku ako 150. Objemový tok spalín sa odlučovačom unášanej kvapaliny 140 mení zo zvislého na približne vodorovný. Má to niekoľko výhod, medzi ktoré patrí obmedzenie narážania suspenzie na strop 102 vypieracej kolóny, čím sa zabraňuje tvorbe usadenín, ktorá má tendenciu sa časom zrýchľovať až do takej miery, že sa môže rozlámať na veľké kusy, často priemeru 1 meter a viac, a buď poškodiť privádzače k dýzam alebo prepadnúť cez reakčnú nádobu 130 a nakoniec upchať sprchové dýzy 112 a 112'. Čo je tiež dôležité, umožňuje vysoko účinné odhmlenie v podstate horizontálneho prúdu pomocou vertikálneho odstraňovača hmly 150. Vysoko účinný odstraňovač hmly 150 horizontálneho prúdenia v princípe odstraňuje dobre vodu, čím umožňuje prevádzku pri vyšších lýchlostiach ako pri podobne konštruovaných odstraňovačoch hmly vertikálneho prúdenia. Dosahuje tiež výborné odhmlenie pri vodorovnej orientácii prúdenia. Vysoký stupeň odhmlenia je významnou stránkou vynálezu, hoci nie nutne jedinečnou, pretože odstraňovače hmly horizontálneho prúdenia sa bežne používajú v systémoch na odsírenie dymových plynov a v iných priemyselných odvetviach, kde sa požaduje účinné odhmlenie. Jedinečnou stránkou je však to, že kombinácia odlučovača unášanej vlhkosti 140 s odstraňovačom hmly 150 poskytuje výborné odhmlenie vytváraním relatívne rovnomerného rýchlostného profilu pre odstraňovač hmly a spájaním väčšiny menších kvapôčiek do väčších kvapôčiek v odlučovači unášanej kvapaliny pred konečným odhmlením vo vysoko účinnom odstraňovači hmly.It is preferred that the entrained liquid separator 140 is generally followed by a vertical mist remover, shown as 150 in the figure. The flue gas volume flow is changed from the entrained liquid separator 140 from vertical to approximately horizontal. This has several advantages, including reducing the impact of the suspension on the scrubbing column ceiling 102, thereby preventing the formation of deposits, which tends to accelerate over time to such an extent that it can break into large pieces, often 1 meter or more in diameter, and either damage the nozzle feeders or fall through the reaction vessel 130 and eventually clog the shower nozzles 112 and 112 '. Importantly, it also allows highly efficient de-icing of the substantially horizontal stream by means of a vertical mist remover 150. The high efficiency horizontal mist remover 150 in principle removes water well, allowing operation at higher speeds than similarly designed vertical flow mist removers. It also achieves excellent de-icing with horizontal flow orientation. The high degree of de-misting is an important aspect of the invention, although not necessarily unique, since horizontal mist removers are commonly used in flue gas desulfurization systems and other industries where efficient de-misting is required. Uniquely, however, the combination of the entrainment separator 140 with the mist remover 150 provides excellent demisting by creating a relatively uniform velocity profile for the mist remover and joining most of the smaller droplets into larger droplets in the entrained liquid separator before final demisting in high efficiency deburring.

Obrázok 5 znázorňuje výhodnú formu zdokonaleného odlučovača unášanej kvapaliny 140. ktorý môže účinne odstraňovať alebo spájať dohromady väčšinu menších kvapôčiek (t. j. tých, čo majú menší priemer ako 100 gm) a odkloniť zvislé prúdenie spalín od povrchu hornej steny kolóny. Odlučovač unášanej kvapaliny 140 znázornený na obrázku 2 je nasmerovaný vo vypieracej kolóne 100 pod uhlom γ voči horizontále. Je výhodné, keď tento uhol je v rozsahu približne od 10° približne do 45°, napr. okolo 20°.Figure 5 illustrates a preferred form of an improved entrained liquid separator 140 that can effectively remove or join most of the smaller droplets (i.e., those having a diameter less than 100 gm) and deflect the vertical flue gas flow away from the top wall surface of the column. The entrained liquid separator 140 shown in Figure 2 is directed in the scrubbing column 100 at an angle γ to the horizontal. Preferably, this angle is in the range of about 10 ° to about 45 °, e.g. about 20 °.

Odlučovač 140 využíva jednopriechodové lišty odlučovača 142 na zachytávanie kvapôčiek nárazom a na zmenu smeru plynu v smere najvhodnejšom pre ďalšie odstraňovanie hmly. Jednotlivé lišty 142 sú nasmerované pod uhlom δ voči dolnému povrchu zostáv 144. 144', 144. atď. líšt 142. Obyčajne majú lišty tohto typu tvar rovnobežníka s menším rozmerom približne od 0,15 asi do 0,23 metra a s väčším rozmerom asi od 0,6 asi do 1,5 metra. Vzdialenosť medzi jednotlivými lištami bude typicky asi od 40 asi do 70 % z menšieho rozmeru jednotlivých líšt. Výhodný uhol δ bude z rozsahu asi od 20° asi do 40°, pričom presná hodnota δ závisí na požadovanom uhle smeru prúdenia spalín.The separator 140 uses single pass separator strips 142 to trap droplets by impact and to change the gas direction in the direction most suitable for further mist removal. The individual strips 142 are directed at an angle δ with respect to the lower surface of the assemblies 144, 144 ', 144, etc. Typically, moldings of this type have a parallelogram shape with a smaller dimension of from about 0.15 to about 0.23 meters and a larger dimension of from about 0.6 to about 1.5 meters. The distance between the individual strips will typically be from about 40 to about 70% of the smaller dimension of the individual strips. The preferred angle δ will be in the range of about 20 ° to about 40 °, the exact value of δ depending on the desired angle of flow of the flue gas.

Zostavy 144. atď. sú skonštruované a nasmerované spôsobom, ktorý uľahčuje vynikajúce odstránenie vody. Jednotlivé zostavy sú strieškovito usporiadané, ako je to zrejmé z obrázku. Zostavy 144. atď. sú výhodne nasmerované pod uhlom Θ navzájom voči sebe, typicky v rozsahu približne od 125° približne do 145°, a výhodne okolo 140°. Odlučovač unášanej kvapaliny je uložený na nosníkoch 146, ktoré prebiehajú pozdĺž každej zostavy. Je možné aj iné usporiadanie podporných konštrukcií.144. etc. are designed and directed in a way that facilitates excellent water removal. The individual assemblies are staggered, as shown in the figure. 144. etc. are preferably directed at an angle Θ to each other, typically in the range of about 125 ° to about 145 °, and preferably about 140 °. The entrained liquid separator is supported on beams 146 that extend along each assembly. Other arrangements of support structures are also possible.

Konštrukcia odlučovačov unášanej kvapaliny 140 umožňuje priame kontaktné omývanie líšt cez pevné privádzacie rúrky dýz 147. ktoré majú sprchové dýzy 148 schopné rozstrekovať omývaciu vodu priamo na lišty zhora aj zdola. Omývanie sa typicky uskutočňuje oddelene činnosťou každého ostrekovača alebo v postupnosti s inými. Ostrekovacia voda je dostatočne kvalitná a používa sa v dostatočnom množstve, aby znížila množstvo nasýtených rozpustených solí na povrchoch odlučovača. Spolu s dobrým odstraňovaním vody, ktoré poskytuje strieškovité usporiadanie zostáv 144, atď., použitie ostrekovacej vody vysokej kvality a časté omývanie umožňuje prakticky prevádzku bez vzniku usadenín.The construction of the entrained liquid separators 140 allows direct contact washing of the bars through the fixed nozzle inlet tubes 147 which have shower nozzles 148 capable of spraying the washing water directly onto the bars from above and below. Washing is typically performed separately by the operation of each washer or in sequence with others. The spray water is of sufficient quality and is used in sufficient quantity to reduce the amount of saturated dissolved salts on the separator surfaces. Along with good water removal, which provides a canopy arrangement of assemblies 144, etc., the use of high quality washer water and frequent washing allows virtually no deposit formation.

vin

Ďalšou stránkou vynálezu je, že účinnosť separácie v prvom odlučovači unášanej kvapaliny 140 nemusí byť taká vysoká ako v doterajších viacpriechodových odlučovačoch, pretože schopnosť zmeniť smer prúdenia z vertikálneho na horizontálne umožňuje použitie vysoko účinných vertikálne orientovaných odstraňovačov hmly 150. Takže aj keď je účinnosť odstraňovania unášanej kvapaliny nižšia ako by sa mohlo pokladať za žiadúce pre kolóny na mokré čistenie, odlučovač unášanej kvapaliny spôsobuje len veľmi malý pokles tlaku, napr. menší ako približne 3,8 mm vodného stĺpca, a má ďalšie výhody súvisiace s možnosťou čistenia, odstraňovaním vody, vysokými objemovými rýchlosťami plynu a nasmerovaním prúdenia plynu od povrchu hornej steny kolóny k vysoko účinnému vertikálnemu odstraňovaču hmly 150. Je výhodné, keď odstraňovač hmly 150 je priehradkového typu, napríklad ako kľukatá priehradka.Another aspect of the invention is that the separation efficiency in the first entrained liquid separator 140 need not be as high as in the prior art multi-pass separators because the ability to change the flow direction from vertical to horizontal allows the use of highly efficient vertically oriented mist removers 150. liquids lower than might be considered desirable for wet cleaning columns, the entrained liquid separator causes only a very small pressure drop, e.g. less than about 3.8 mm water column, and has other advantages related to scrubbing, water removal, high gas velocities, and directing gas flow from the top wall surface to the high efficiency vertical mist remover 150. It is preferred that the mist remover 150 is of the tray type, for example as a zigzag tray.

Vyčistené spaliny zbavené hmly sa môžu vypustiť do ovzdušia napríklad komínom 160. V inom praktickom uskutočnení vynálezu sa spaliny zbavené hmly zohrejú pred vypustením napríklad vo zvislom výmenníku typu plyn-plyn, ako sa uvádza v spoločne prejednávanej a spoločne postúpenej prihláške vynálezu USA S.N. 08/257,158 (číslo jednacie právneho zástupcu 1930-P0020) podanej 9. júna 1994 v mene vynálezcov tu uvedených.The cleaned dehumidified flue gas may be discharged into the atmosphere by, for example, chimney 160. In another practical embodiment of the invention, the dehumidified flue gas is heated prior to discharge, for example, in a vertical gas-gas exchanger as disclosed in commonly assigned and co-pending U.S. S.N. 08 / 257,158 (1930-P0020), filed on June 9, 1994, on behalf of the inventors disclosed herein.

Efekt kombinácie vylepšení podľa tohto vynálezu má umožniť skonštruovanie otvorenej sprchovej kolóny pre mokré čistenie s jednoduchým cyklom, ktorá má asi polovičnú prázdnu hmotnosť v porovnám s bežnou otvorenou sprchovou kolónou. Rozdiel vo veľkosti spojený so zlepšenou absorpčnou kapacitou suspenzie pre SO_X vedie k zlepšeniu celkovej účinnosti spôsobu o zhruba 30 % alebo viac v porovnaní s bežnými systémami. Celková účinnosť spôsobu sa meria ako hodnota všetkých zdrojov spotrebovaných na odstránenie jednotkového množstva SO_X z nespracovaného plynu. Tieto zahrňujú investičné i prevádzkové prostriedky.The effect of the combination of improvements of the present invention is to allow the construction of an open single-cycle wet spray shower column having about half the void weight compared to a conventional open shower column. The size difference associated with improved suspension absorption capacity for SO _X leads to an improvement in overall process efficiency of about 30% or more compared to conventional systems. The overall efficiency of the process is measured as the value of all resources consumed to remove the unit amount of SO _X from the untreated gas. These include investment and operational resources.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Zdokonalenia podľa vynálezu majú výhodné využitie pre dymové plyny z kotlov vykurovaných uhlím a v niektorých aspektoch sú zvlášť účinné pre prevádzky z vysokým obsahom chloridov, ako sú spaľovne. I keď výhody môžu byť najväčšie v týchto typoch prevádzok, neznamená to obmedzenie vynálezu len na ne. Je možné spracovať produkty spaľovania všetkých typov uhlíkatých materiálov, zahrňujúc zemný plyn, syntetický plyn, vykurovacie oleje, živice a zvyškové vykurovacie oleje, domový a priemyselný tuhý a iný spáliteľný odpad a podobne.The improvements of the invention have advantageous uses for flue gases from coal-fired boilers and in some aspects are particularly effective for high chloride operations such as incinerators. While the advantages may be greatest in these types of operations, this does not mean limiting the invention to them. It is possible to process combustion products of all types of carbonaceous materials, including natural gas, synthetic gas, fuel oils, resins and residual fuel oils, household and industrial solid and other combustible waste and the like.

Uvedený opis slúži pre účely vyškolenia osôb s bežnou praxou v danom odbore, ako uviesť vynález do praxe, a nie je zameraný na popis podrobností všetkých jeho zrejmých zmien a variácií, ktoré sú zjavné pre skúseného pracovníka pri čítaní tohto opisu. Je však určený na to, že všetky zrejmé zmeny a variácie sa zahrnú do predmetu vynálezu, ktorý je vymedzený nasledujúcimi nárokmi. Zmyslom nárokov je pokryť nárokované prvky a kroky v ľubovoľnom usporiadaní alebo postupnosti, ktoré fungujú tak, že spĺňajú tu očakávané ciele, ak súvislosti výslovne nenaznačujú opak.The foregoing description is for the purpose of training those of ordinary skill in the art to practice the invention, and is not intended to describe the details of any apparent changes and variations thereof which are readily apparent to those skilled in the art upon reading this disclosure. It is intended, however, that all apparent changes and variations be included within the scope of the invention as defined by the following claims. The purpose of the claims is to cover the claimed elements and steps in any arrangement or sequence that function to meet the expected objectives herein, unless the context expressly indicates otherwise.

Claims

PATENT CLAIMS

A single cycle countercurrent limestone wet scrubbing process with an open column for reducing the SO _X content of flue gases, comprising:

(a) directing the upstream flow of SO _X- containing flue gas through a vertical scrubbing column at a gas volume velocity of greater than about 4.5 meters per second;

(b) bringing the atomized droplets of the aqueous suspension of fine-calcium carbonate, calcium sulfate and inert solids into a vertical scrubbing compartment of said column to come into contact with the flue gas as it descends through the column upstream of the flue gas flow;

(c) collecting the suspension in the reaction vessel after contact with the flue gas;

(d) withdrawing the suspension from the reaction vessel;

(e) treating the slurry removed from the reaction vessel to form a recycled fine particulate calcium carbonate stream and a further calcium sulfate particulate stream;

(f) returning most of the recycled calcium carbonate rich stream back to the process; and (g) introducing fresh calcium carbonate into the system in amounts sufficient to replace the collected and unrecycled calcium as well as the calcium dissolved and reacted with the SO _x absorbed in the liquid phase of the scrubbing compartment.

The method of claim 1, wherein the feed fine calcium carbonate has a weight average particle size of less than about 8 µm at the inlet.

The method of claim 1, wherein the pH of the slurry when introduced into the scrubbing column is in the range of about 5.0 to about 6.3.

The method of claim 1, wherein the volumetric flow rate of the flue gas through the scrubbing column is up to about 6 meters per second.

The method of claim 1, wherein the column comprises a single pass entrained liquid separator that effectively reduces the droplet amount and changes the flow direction of the flue gas to one suitable for efficiently utilizing a vertically oriented mist remover.

The method of claim 5, wherein the column further comprises a vertically oriented mist remover, said mist remover causing a change in the flow direction of the flue gases by at least 30 ° from the vertical axis of the column.

The method of claim 1, wherein the slurry removed from the reaction vessel is conveyed to the hydrocyclone to produce a recycle stream rich in fine calcium carbonate particles having a weighted average diameter of about 6 µm or less and a molar ratio of calcium-containing compounds to sulfur-containing compounds. at least 1.3 and a stream of relatively large calcium sulfite particles having a weighted average diameter of from about 25 to about 55 µm being removed.

The method of claim 1, wherein the suspension is removed from the reaction vessel after an average residence time of less than about 8 hours.

The method of claim 1, wherein at least a portion of the slurry in the recycle stream is returned to the reaction vessel with a molar ratio of calcium-containing compounds to sulfur-containing compounds of at least 1.3 and a solids concentration of less than 10%.

The method of claim 9, wherein the molar ratio of calcium-containing compounds to sulfur-containing compounds in the recycle stream is greater than about 1.4.

The method of claim 9, wherein the recycle stream comprises less than 5% suspended solids.

The method of claim 1, wherein the suspension is fed by shower nozzles arranged at two levels with a distance between levels of less than about 2 meters and alternating up and down directions from adjacent nozzles.

The method of claim 1, wherein the mean particle size of the calcium carbonate in the reaction vessel is maintained in the range of from about 2 to about 6 gm and the weighted average particle size of the fine-grained calcium carbonate when supplied is less than about S gm, 99% by weight of the particles are less than 44 gm.

The method of claim 1, wherein the pH of the slurry in the reaction vessel is in the range of about 5.8 to about 6.3.

15. A single-cycle, open-cycle, countercurrent limestone wet scrubbing process for reducing the SO _x content of flue gases, comprising:

(a) directing the upstream flow of SO _X- containing flue gas through a vertical scrubbing column at a gas velocity of greater than about 4.5 meters per second to about 6 meters per second;

(b) bringing the atomized droplets of the aqueous suspension of fine calcium carbonate, calcium sulfate and inert solids into a vertical scrubbing compartment of said column to come into contact with the flue gas as they descend through the column upstream of the flue gas flow;

(d) withdrawing the suspension from the reaction vessel after an average residence time of less than 8 hours;

(f) bringing back a large portion of the recycled calcium carbonate rich stream back into the process, and (g) introducing fresh calcium carbonate into the system in amounts sufficient to replace the recovered and unrecycled calcium as well as the calcium dissolved and reacted with SO _X absorbed in the the liquid phase of the scrubbing compartment, wherein the supplied fine-grained calcium carbonate has a weighted average particle size of less than about 10 gm at the inlet.

16. The process of claim 15 wherein the pH of the slurry at the inlet of the scrubbing column is in the range of about 5.0 to about 6.3.

The method of claim 16, wherein the pH of the slurry in the reaction vessel is maintained in the range of from about 5.8 to about 6.3.

The method of claim 15, wherein the column comprises a single pass entrained liquid separator which causes a reduction in the amount of moisture droplets and a change in the flow direction of the flue gases to one suitable for efficient utilization of a vertically oriented mist remover.

The method of claim 18, wherein the column further comprises a vertically oriented mist remover and said entrained liquid separator causes a change in the direction of flue gas flow by at least 30 ° from the vertical axis of the column.

The method of claim 15, wherein the slurry removed from the reaction vessel is conveyed to the hydrocyclone to obtain a recycle stream rich in fine calcium carbonate particles having a weighted average diameter of about 8 gm or less and a molar ratio of calcium-containing compounds to compounds. containing a sulfur of at least 1.3 and a stream rich in relatively larger calcium sulfite particles having a weighted average diameter of from about 25 to about 55 gm.

The method of claim 20, wherein at least a portion of the recycle stream suspension is returned to the reaction vessel with a molar ratio of calcium-containing compounds to sulfur-containing compounds of at least 1.3.

The method of claim 21, wherein the molar ratio of calcium-containing compounds to sulfur-containing compounds in the recycle stream is greater than about 1.4, and the recycle stream contains less than 5% suspended solids.

The method of claim 15, wherein the calcium carbonate is ground immediately prior to dosing into the slurry so that 99% of the calcium carbonate particles are less than 44 gm, the weighted average particle size of the calcium carbonate in the reaction vessel is maintained at about 2 and up to about 6 gm and the weighted average particle size of the fine-grained calcium carbonate at dosing is less than about 8 gm, with 99% by weight of the particles being less than 44 gm.

24. A single-cycle, countercurrent limestone, wet-cycle, countercurrent wet scrubbing process for reducing the SO _X content of a flue gas, comprising:

(a) directing the upstream flow of SO _X- containing flue gas through a vertical scrubbing column;

(b) introducing atomized droplets of an aqueous suspension of fine calcium carbonate, calcium sulfate and inert solids into a vertical scrubbing compartment of said column, wherein the weighted average diameter of the calcium carbonate is about 6 gm or less and the molar ratio of calcium-containing compounds to sulfur-containing compounds 1 to come into contact with the flue gas as they descend through the column upstream of the flue gas flow;

(c) collecting the suspension in the reaction vessel after contact with the flue gas at a pH of about 5.0 to about 6.3;

(d) withdrawing the suspension from the reaction vessel after an average residence time in the reaction vessel of less than about 6 hours;

(e) treating the slurry withdrawn from the reaction vessel in a hydrocyclone to form a recycled fine particulate carbonate stream having a weighted average particle size of less than about 6 gm and a further stream rich in calcium sulfate particles having a weighted average diameter of about 25 to about 55 gm ;

(f) returning at least a portion of the recycled calcium carbonate rich stream with a molar ratio of calcium-containing compounds to sulfur-containing compounds of at least 1.4 back into the process; and (g) introducing fresh calcium carbonate into the system in amounts sufficient to replace the removed and unrecycled calcium as well as the calcium dissolved and reacted with SO _X absorbed in the liquid phase of the scrubbing compartment, the feed fine calcium carbonate having a weighted average size at the inlet. particles of less than about 8 gm.

25. The method of claim 24, wherein the column includes a single pass entrained liquid separator that causes the flue gas flow direction to be suitable for efficient utilization of a vertically oriented mist remover.

26. The method of claim 24, wherein the suspension is fed to a vertical scrubbing compartment through shower nozzles arranged at two levels with a distance between levels of less than about 2 meters and alternating up and down directions from adjacent nozzles.

27. The method of claim 24, wherein the calcium carbonate is ground immediately prior to dosing so that 99% of the calcium carbonate particles are less than 44 microns, the weighted average particle size of the calcium carbonate in the reaction vessel is maintained in the range of about 2 to about 6 µm and the weighted average particle size of the fine-grained calcium carbonate at dosing is less than about 8 µm, with 99 wt% of the particles being less than 44 µm.

28. A single cycle, open-cycle, countercurrent limestone wet scrubbing process for reducing the SO _X content of a flue gas, comprising:

(a) directing the upstream flow of SO _X- containing flue gas through a vertical scrubbing column at a flow velocity of greater than about 4.5 meters per second;

(b) introducing atomized droplets of an aqueous suspension of fine-grained calcium carbonate, calcium sulfate, and inert solids into a vertical scrubbing compartment of said column to come into contact with the flue gas as they pass through the column countercurrent to the flue gas flow; arranged at two levels with a distance between levels of less than about 2 meters and an alternating up and down flow from adjacent nozzles;

(d) withdrawing the suspension from the reaction vessel;

(f) returning at least a portion of the recycled calcium carbonate rich stream to the process; and (g) introducing fresh calcium carbonate into the system in amounts sufficient to replace the collected and unrecycled calcium as well as the calcium dissolved and reacted with the SO _x absorbed in the liquid phase of the scrubbing compartment.

29. A method for reducing the concentration of SO _X in a flue gas by wet scrubbing, comprising:

(a) directing the flow of SO _X- containing flue gas up through the scrubbing column;

(b) introducing atomized droplets of an aqueous suspension of fine calcium carbonate, calcium sulfate, calcium sulfite, and non-reactive solids to descend through the countercurrent column to the flue gas stream, wherein the weighted average particle size of the calcium carbonate ranges from about 1 to about 8 µm;

(d) maintaining high suspension reactivity by removing the suspension from the reaction vessel and treating the withdrawn suspension in a hydrocyclone to produce a recycled fine particulate rich calcium carbonate stream and an additional calcium sulfate rich stream, both containing dissolved chlorides, and separating the calcium sulfate in the form of solids substances and parts of the recycled stream to remove either soluble chlorides or non-reactive solids, or both; and (f) introducing fresh calcium carbonate into the system in amounts sufficient to replace the calcium removed by said separation of said calcium sulfate and removal of said portion of said recycle stream, wherein said finely divided calcium carbonate has a weighted average particle size of less than about 10 µm. .

A method for reducing the concentration of SO _X in combustion products, comprising:

(a) a scrubbing column comprising a gas inlet pipe, a gas outlet pipe and a vertical scrubbing section arranged to direct the flow of flue gas up through said vertical scrubbing section;

(b) placing a shower assembly in said scrubbing compartment, said assembly adapted to deliver an atomized aqueous suspension of fine-grained calcium carbonate, calcium sulfate, calcium sulfite, and non-reactive solids such that the slurry descends through the countercurrent flow of the flue gas;

(c) dosing calcium carbonate having a weighted average particle size at an input of less than about 8 gm;

(d) a reaction vessel located beneath said shower assembly which allows the suspension to collect after a period of contact with said flue gas in said vertical scrubbing compartment, said reaction vessel being of a suitable size to carry out the reaction of SO _X with calcium carbonate to form calcium sulfate crystals with a weighted average particle diameter of at least 2 times the particle size of the dosed calcium;

(e) withdrawing the suspension from the reaction vessel and transporting the suspension to said set of shower devices located within said scrubbing compartment; and (f) maintaining a low chloride content of the slurry in the reaction vessel by withdrawing the slurry from said reaction vessel, feeding the withdrawn slurry from the reaction vessel to the hydrocyclone to obtain a recycle stream rich in small calcium carbonate particles and stream rich in relatively large calcium sulfate particles, determining the chloride content of the recycle stream and withdrawing part of the recycle stream with respect to the determined chloride content.

31. A method for reducing the concentration of SO _X in flue gases by wet scrubbing, comprising:

(b) introducing atomized droplets of an aqueous suspension of fine-grained calcium carbonate, calcium sulfate, calcium sulfite, and non-reactive solids to fall countercurrent to the flue gas flow, wherein the pH of the suspension in the reaction vessel is in the range of about 5.0 to about 6; 3, (c) collecting the suspension in the reaction vessel, (d) maintaining a low chloride content in the reaction vessel by removing part of the suspension from said reaction vessel, bringing the suspension taken from the reaction vessel to the hydrocyclone to obtain a recycle stream rich in small carbonate particles calcium and a stream rich in relatively larger calcium sulfate particles, determining the chloride content of the recycle stream and withdrawing part of the recycle stream with respect to the determined chloride content;

(e) returning a portion of the recycle stream with a molar ratio of calcium-containing compounds to sulfur-containing compounds greater than about 1.3 to the reaction vessel;

(e) withdrawing the calcium sulfate rich stream from the hydrocyclone to obtain calcium sulfate; and (i) introducing fresh calcium carbonate into the system in amounts sufficient to replace the removed calcium, wherein said fine-grained calcium carbonate has a weighted average particle size of less than about 10 gm.

32. A wet scrubbing device for reducing the concentration of SO _X in flue gases, comprising:

(a) a scrubbing column comprising a gas inlet conduit, a gas outlet conduit and a vertical scrubber compartment arranged to direct the flow of flue gas up through said scrubber compartment;

(b) a set of shower devices disposed in said scrubbing compartment, said set adapted to supply an atomized aqueous suspension of fine-grained calcium carbonate so as to descend through the column upstream of the flue gas flow;

(c) a reaction vessel located beneath said shower assembly which allows the suspension to collect after a period of contact with said flue gas in said vertical scrubbing compartment, said reaction vessel being of a suitable size to carry out SO ₂ reaction with calcium carbonate to form gypsum-weighed crystals a mean particle diameter of at least 2-fold greater than that of the dosed calcium;

(d) means for dispensing calcium carbonate having a weight average particle size of less than about 10 gm when entering the reaction vessel;

(e) means for delivering a spray suspension comprising at least one pump and an associated conduit for withdrawing the suspension from the reaction vessel and for conveying the suspension to said shower assembly located within the scrubbing compartment;

(f) a slurry quality maintenance system comprising a hydrocyclone allowing the slurry in said reaction vessel to be split into a stream rich in small calcium carbonate particles and relatively larger calcium sulfate particles, from at least one pump and associated pipeline to remove the suspension from the reaction vessel and conveying the slurry to the hydrocyclone, from a recycle line leading from said hydrocyclone to said reaction vessel for conveying a recycled calcium carbonate rich stream from said hydrocyclone, from a discharge line connected to said recycle line and adapted to remove a portion of said recycle stream from said recycle line, and from a line for obtaining a calcium sulfate slurry from said hydrocyclone to remove a calcium sulfate slurry from said hydrocyclone.