SK278406B6 - Removing method of harmful substances from waste gases - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu suchého odstraňovania škodlivín, ako oxidu siričitého, kyseliny chlorovodíkovej, chlóru, fluorovodíka a ťažkých kovov, z odpadových plynov priemyslu spracúvajúceho kameň a zeminu.

Doterajší stav techniky

Pri použití známych spôsobov čistenia za mokra sa odpadové plyny, obvykle po odstránení prachu, spracovávajú kvapalinou vedenou v okruhu a pri tom sa ochladia do tej miery, že je nevyhnutné ich opäť zohriať na teplotu prevyšujúcu asi o 20°C teplotu tavenia, aby sa zabránilo poškodeniu v dôsledku korózie. Odpadajúce množstvo reakčných produktov je spravidla rovnako príliš veľké na to, aby bolo možné celé toto množstvo vracať späť do výrobného procesu. Spôsoby čistenia za mokra sú preto najčastejšie spojené s vysokými nákladmi na zariadenie a prevádzku, ktoré často bránia plynulej reakcii čistenia odpadových plynov.

Pri výrobe cementu sa už tiež robili pokusy čistiť odpadové plyny pri teplote 300 až 850°C za sucha. Pri tom vyšlo ale najavo, že odpadové plyny obsahujú pri teplotách nad 500°C často menej ako 100 mg/Nm³ oxidu siričitého SO₂, ktorý tu stojí v popredí škodlivín, lebo najväčšia časť síry zavedenej do výrobného procesu spolu s palivom sa absorbuje surovým cementovým práškom aje viazaná v slinku.

Takéto priaznivé pomery sa ale pri iných spaľovacích procesoch pri priemyselnom spracovaní kameňa a zemín nevyskytujú. Tam sa musia, skôr ako síra obsiahnutá v palive, odstraňovať iné škodliviny, ako chloridy a fluoridy, z odpadových plynov, pričom vlastný produkt tu nevykazuje žiadnu schopnosť absorbovať škodliviny, ktorá by stála za zmienku.

Pri procese výroby cementu sa síra ale tiež znáša do spaľovacieho procesu surovinovým práškom. Táto síra pochádza sčasti z organických, prípadne sulfidických zlúčenín síry, ktoré sa už pri nízkych teplotách rozpadajú a vedú behom predhrievania k uvoľňovaniu oxidu siričitého SO₂ , pričom obsahy oxidu siričitého môžu dosiahnuť až 6000 mg/Nm³. V dôsledku toho, že pri procese výroby cementu, pri obvyklých teplotách odpadových plynov nedochádza prakticky k žiadnej sorpcii oxidu siričitého SO₂ surovým materiálom, musia sa aj cementárne vybaviť zariadením na odsírenie odpadových plynov, aj keď je síra zanesená spolu s palivom, v závislosti od postupu je v odpadových plynoch obsiahnutá len v minimálnom množstve.

Čistenie za sucha pri teplotách 200 až 400°C je nezávislé od použitého sorbentu a nezávislé od pomeru sorbentu k množstvu škodliviny, ale nie je tiež príliš účinné. Obyčajne je možné odstrániť len menej ako 60 % škodlivín z odpadového plynu, pokiaľ sa ale nechce prejsť k drahým a s ohľadom na najčastejšie sa vyskytujúcu vysokú prašnosť, len za určitých podmienok prevádzkovo bezpečným spôsobom čistenia pomocou katalyzátorov.

Tým jc teda daná úloha navrhnúť spôsob odstraňovania škodlivín z odpadových plynov spaľovacích procesov priemyselného spracovania kameňa a zemín, ktorý by bol všeobecne použiteľný a ekonomickejší ako doteraz známe spôsoby.

Podstata vynálezu

S prekvapením sa zistilo, že je možné tento cieľ dosiahnuť, ak sa odpadové plyny privedú pri 50 až 5 100°C vo fluidnom reaktore do styku so sorbentom pozostávajúcim z pevných častíc, pevné častice sa oddelia z prúdu plynu a vrátia sa späť do fluidného reaktora, ako sorbent sa použije surový cementový prášok, vápenec s obsahom viac ako 90 % uhličitanu vápenatelo ho CaCO₃, pálené vápno, hydratované vápno alebo čiastočne kalcinovaný surovinový prášok a do okruhu sa kontinuálne pridáva nový sorpčný prostriedok a z okruhu sa vynáša vyčerpaný sorpčný prostriedok.

Výhodne sa odpadové plyny pred vstupom do flu15 idného reaktora ochladzujú na 50 až 100°C. Alternatívne sa môžu odpadové plyny ochladzovať aj vo fluidnom reaktore na 50 až 100°C vstrekovaním vody. Okrem toho sa pamätá na to, aby sa teplota vo fluidnom reaktore a prídavok sorpčného prostriedku regulovali v 20 závislosti od obsahu škodlivín v čistom plyne. Ďalšou výhodou spôsobu je, že sa sorpčné prostriedky vynášané z okruhu môžu bez ďalšieho vracať do procesu výroby cementu. Výhodne sa častice pevných látok oddeľujú v klasicky pracujúcom odlučovači pevných látok, 25 najmä viacpólovom elektrofiltri, z prúdu plynu, pričom sa jemne zrnitý podiel pevných látok, obohatený ťažkými kovmi, vynáša a používa ako prísada hotového cementového slinku.

Pomocou spôsobu podľa vynálezu sa môže nielen 30 ľubovoľne predĺžiť čas styku, ktorý· je často pri iných spôsoboch čistenia za sucha pri dolnom rozsahu teplôt príliš krátky, ale získa sa aj produkt, ktorý nevyžaduje žiadne zvláštne ďalšie spracovanie alebo deponovanie, čím je často zaťažená ekonomickosť doterajších spôso35 bov.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Ďalšie podrobnosti sú vysvetlené pomocou príkladu odsírenia odpadových plynov z procesu výroby cementu a pomocou schémy spôsobu znázorneného zjednodušene na obr. 1.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Cirkulačný systém pre pevnú látku, pozostávajúci z fluidného reaktora 1, odlučovača 2 pevných látok a zo 50 spätného vedenia 3 sa zásobuje cez vedenie 4 vodou na rozprašovanie, cez vedenie 5 sorpčnými prostriedkami a cez vedenie 7 odpadovým plynom, ktorý sa má odsíriť. Maximálne odsírený odpadový plyn opúšťa hore fluidný reaktor 1, zbaví sa v odlučovači 2 na pevné lát55 ky prachu a dostáva sa cez dúchacie zariadenie 8 a vedenie 9 do komína. Pod odlučovačom 2 pevných látok je usporiadané dopravné zariadenie, pomocou ktorého sa oddelený prach dopravuje ku spätnému vedeniu 3 a konečne sa opäť privádza do fluidného reaktora 1. Časť 60 množstva cirkulujúcich pevných častíc sa cez vedenie 7 vynáša z cirkulačného systému na pevné látky a na vhodnom mieste sa privádza do výroby cementu.

Jednotlivé zložky obsiahnuté v zostatkovej látke, napríklad ťažké kovy, sa môžu po selektívnom odlúčení 65 od ostatných látok vyniesť cez vedenie 10. Odpadové plyny odchádzajú s teplotou 100 až 450°C, vždy podľa toho či a ktoré zariadenia na spätné získanie tepla sú usporiadané (kotol na odpadové teplo, príprava teplej vody, mlyn). V prípade, že plyny nie sú vedené cez mlyn, je ich obsah prachu 100 g/Nm³. V posledne uvedenom prípade môže zaťaženie prachom byť až 1000 g/Nm³ a môže mať zmysel odstrániť predbežne prach pomocou elektrofiltra alebo mechanického odlučovača, aby bolo možné obmedziť cirkuláciu pevných látok v cirkulačnom systéme na pevné látky na také množstvo, ktoré je optimálne na odsírenie. Prípadne je tiež možné v takýchto prípadoch celkom alebo sčasti upustiť od zvláštneho prídavku sorpčných prostriedkov. Obsah prachu v odpadových plynoch sa redukuje v odlučovači 2 pevných látok na množstvo nižšie ako 50 mg/Nm³.

Obsah oxidu siričitého SO₂ v odpadovom plyne je v závislosti od zloženia surového materiálu až 6000 mg/Nm³. Tento sa môže v čistom plyne znížiť spôsobom podľa vynálezu až na hodnotu nižšiu ako 50 mg/Nm³. Prípustné množstvá oxidu siričitého sa podľa zákonných predpisov pohybujú v Nemecku okolo 400 mg/Nm³, vo Švajčiarsku okolo 500 mg/Nm³.

Ďalšia prednosť spôsobu spočíva v tom, že sa na zlepšenie hospodárnosti môžu pri spaľovacích procesoch používať aj také palivá, ktoré obsahujú ťažké kovy, vrátane škodlivín I. triedy, ako kadmium, tálium, ortuť alebo podobne. Tieto škodliviny sa vo fluidnom reaktore 1 viažu prevažne na zvlášť jemnozmné častice a môžu sa v klasicky pracujúcom odlučovači 2 pevných látok, napríklad vo viacpólovom elektrofiltri, takmer dokonale oddeliť od ostatných zostatkových látok, a nezávisle od reakčných produktov, privedených späť do výrobného procesu cementu vynášať.

Častice pevných látok vynesené týmto spôsobom, vykazujú jednak vysokú koncentráciu škodlivín, ale na druhej strane len malé množstvo všetkých odpadajúcich reakčných produktov. Tieto sa môžu - pokiaľ to nie je pre ten - ktorý produkt spaľovacieho procesu škodlivé na vhodnom mieste vracať späť do procesu výroby produktu, lebo tieto sú samé osebe viazané stabilne a nie sú rozpustné vo vode. Pri výrobe cementu sa ponúka možnosť primiešavať ich pri mletí slinku alebo cementu. Podľa okolností prichádza do úvahy aj úprava pre spätné získanie škodlivín v kovovej alebo inak upotrebiteľnej forme. Spôsobom podľa vynálezu je možné odlúčiť 90 % škodlivín z odpadových plynov a postarať sa, aby nezaťažovali životné prostredie.

Spôsob podľa vynálezu bol použitý pri zariadení na výrobu cementu s dvoma rotačnými pecami, ktoré sú navezené 800 prípadne 1500 t cementového slinku. Vcelku odpadlo pri tom za hodinu 100 000 až 260 000 Nm³ odpadového plynu s teplotou 85 až 160°C a obsahom prachu 700 až 1000 mg/Nm³. Okrem toho obsahoval odpadový plyn na Nm³ 2000 až 3600 mg oxidu siričitého SO₂, 200 až 250 mg chlorovodíka HCI a 80 až 100 mg fluorovodíka HF ako aj malé, kvantitatívne nestanoviteľné množstvá ortuti a kadmia.

Rozprašovaním vody bezprostredne nad oblasť vstupu, ktorá sa rozširuje na spôsob Venturiho dýzy, fluidného reaktora boli odpadové plyny ochladzované na 60 až 70 °C. Približne na rovnakom mieste oblasti vstupu bol do fluidného reaktora pridávaný sorbent, pozostávajúci z častíc pevnej látky, a to na sorbent odvádzaný späť bolo pridávané za hodinu 2000 až 2300 t a na čerstvý sorbent za hodinu asi 300 kg hydrátu vápenatého a asi 2000 kg cementového surovinového prášku.

Vyčistený odpadový plyn obsahoval na Nm³ menej ako 50 mg prachu, menej ako 400 mg oxidu siričitého

SO₂, menej ako 5 mg chlorovodíka HCI a menej ako 1 mg fluorovodíka HF.

Claims (2)

1. Spôsob suchého odstraňovania škodlivín z odpadových plynov zo spaľovacích procesov priemyselného spracovania kameňa a zemín , pri ktorom sa odpadový plyn uvádza do styku s jemnozmným sorbentom, ktorý' vzniká alebo sa používa pri výrobe cementu, najmä surovinovým práškom, vápencom s viac ako 90 % CaCO₃, páleným vápnom, hydrátom vápenatým alebo čiastočne kalcinovaným surovinovým práškom, pričom sa naadsorbovaný sorbent úplne alebo takmer úplne vracia do výroby cementu, a pri ktorom sa používa reaktor, obsahujúci fluidnú vrstvu, a odlučovač pevnej látky, spojený s týmto reaktorom s fluidnou vrstvou, vyznačujúci sa tým, že sa odpadový plyn (6) vedie hore fluidnou vrstvou, tvorenou sorbentom, ktorá vykazuje teplotu 50 až 100°C, ktorá sa reguluje vstrekovaním vody, z fluidnej vrstvy sa odťahuje zmes, ktorá sa skladá z odpadového plynu a pevných látok a vedie sa k odlučovaču pevných látok a pevné látky, ktoré obsahujú vyčerpaný sorbent, sa od odlučovača pevných látok vracajú späť do fluidnej vrstvy, pričom sa vytvorí cirkulačný systém pevných látok.

2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že sa odpadový plyn pred vstupom do fluidnej vrstvy ochladí na 50 až 100 °C.