SK57398A3 - Process for separating noxious gas compounds from an exhaust gas - Google Patents

Description

Spôsob odlučovania zložiek plynných škodlivín zo spalín.

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu odlučovania zložiek plynných škodlivín zo spalín pódia predvýznamovej časti 1. patentového nároku.

Súčasný stav techniky

Pri týchto spôsoboch sa pre odlučovanie zložiek plynných škodlivín, ako HCl a S0₂ zo spalín, ktoré sa majú čistiť, pridáva k týmto spalinám pevný neutralizačný prostriedok vo forme oxidov, hydroxidov, uhličitanov alebo hydrouhličitanov alkalických kovov alebo kovov alkalických zemín alebo ich zmesí napríklad Ca(OH)₂). Neutralizačný prostriedok sa pri tomto suchom spôsobe následne odvádza zo spalín odlučovačom prachu. Realizuje sa to najmä s pomocou tkaninového filtra, pretože pri prechode spalín filtračným koláčom dosial nepremenené podiely spalín ďalej reagujú s nepotrebným neutralizačným prostriedkom. Je možné, aby sa časť pevných látok odlúčených od tkaninového filtra, znovu priviedla do procesu. Ďalej, je známe, aby sa do spalín pred alebo po pridaní neutralizačného prostriedku vstrekla voda.

Ďalším spôsobom na zníženie potreby neutralizačných prostriedkov je tak zvaný kvázi suchý spôsob, pri ktorom sa neutralizačný prostriedok vo forme vodnej suspenzie privádza i

tryskami do ešte horúcich spalín. Podiel vody vo vodnej suspenzii sa úplne odparí počas prúdovej fázy. Reakčná splodina sa tak isto odstráni zo spalín odlučovačom prachu, vo forme pevného suchého prachu. Podstatný rozdiel medzi kvázi suchým spôsobom a suchým spôsobom spočíva v spôsobe prechodu hmoty. Pri suchom spôsobe sa v prvej reakčnej operácii viažu zložky plynných škodlivín s pomocou adsorpcie na neutralizačný prostriedok. Pri kvázi suchom spôsobe sa naproti tomu uskutočňuje absorpcia vo vodnej fáze suspenzie, čo so sebou evidentne prináša zlepšenie koeficientov prechodu hmoty.

Nevýhoda známych spôsobov je, že sa ochladenie spalín dosiahnuté pridaním vody môže uskutočniť len v dostatočnom odstupe od hraničnej chladiacej teploty plynu. Pri príliš velkom priblížení hraničnej chladiacej teploty nastáva nebezpečenstvo tvorby voľného kondenzátu, ktorý môže viesť k prevádzkovým poruchám v následne zaradenom odlučovači prachu. Nevýhoda kvázi suchého spôsobu je značná potreba energie, ktorá sa musí priviesť na rozprášenie suspenzie pri použití pneumatických trysiek alebo rotačných rozprašovačov, poháňaných parou alebo stlačeným vzduchom.

Podstata vynálezu

Úloha vynálezu je preto vytvorenie spôsobu uvedeného druhu, ktorým sa lepšie využije prísada tak, aby sa zlepšil výkon odlučovania alebo, aby sa znížilo množstvo prísady. Vyriešenie tejto úlohy sa dosiahne spôsobom podľa význaku 1. patentového nároku. Predmetom vedľajších nárokov sú výhodné vyhotovenia vynálezu.

t

Spôsobom podlá vynálezu sa prúd spalín ochladením na hraničnú chladiacu teplotu alebo na teplotu, ktorá sa blíži hraničnej chladiacej teplote nasýti vlhkosťou a dosiahne relatívnu vlhkosť 1. Ochladzovanie sa uskutočňuje najmä vstrekovaním vody do prístroja pre rýchle ochladzovanie alebo do odparovacieho chladiča. Takto ochladené a vlhkosťou nasýtené spaliny sa v d’alšej operácii podľa tohto spôsobu ochladia pod hraničnú chladiacu teplotu, čo sa dosiahne nepriamym ochladením, alebo najmä primiešaním určitého regulovateľného množstva studeného prúdu plynu, napríklad prúdu okolitého vzduchu, ochladeného a nasýteného v zvlhčovači. Pri tomto premiešaní nastáva presýtenie zmiešaného plynu vodnou parou. Toto presýtenie sa, odbúrava použitím kondenzačného pochodu, ktorý uprednostnené používa kondenzačné jadra. Aditivy privádzané do zmiešaného plynu pôsobia ako kondenzačné jadra, pričom dosiahnutá kondenzácia prebieha na povrchu aditíva, ktorý sa poťahuje tenkým kondenzačným filmom. V tomto kondenzačnom filme panuje nepatrná teplota, a to hraničná chladiaca teplota, čo priaznivo pôsobí na rozpustnosť plynných škodlivín, ktoré sa majú odlučovať. Hraničná chladiaca teplota zmiešaného plynu je nepatrne nižšia ako teplota vopred ochladených spalín. V kondenzačnom filme nastáva absorpcia plynných škodlivín, ktoré sa majú odlučovať, čo vytvára prvú operáciu následne použitej reakčnej sekvencie neutralizačnej reakcie.

Aby sa zabránilo, aby pri vstupe do odlučovača prachu nebol na povrchu pevných látok aditíva ešte volný kondenzát, môže sa zvýšiť teplota zmiešaného plynu regulovaním množstva neochladeného prúdu spalín vedeného obtokom. Vhodným vyladením pomerov množstva obtokového prúdu a prúdu studeného vzduchu sa môže dosiahnuť voľnosť kondenzátu po skončení premiešavania. Chemická neutralizačná reakcia zložiek plynných škodlivín, ktoré sa majú odlučovať s pomocou aditívov, je vo všetkých prípadoch exotermická. Reakčné teplo sa dosiahne v bezprostrednej blízkosti kondenzačného filmu, usporiadaného voľne na aditíve, čo vedie k odparovaniu kondenzačného filmu, resp. to k tomu prispieva.

Ďalší užitočný a žiadúci vedľajší účinok vychádza z možnosti odlučovania halogénovodíkov, hlavne HCI v použitom prístroji pre rýchle ochladzovanie. Tým klesne podiel chloridu vápenatého vytvoreného neutralizačnou reakciou, ktorý je hygroskopický a pri vysokej relatívnej vlhkosti a nízkych teplotách má sklon na tvorbu vody ulpievajúcej na pevných látkach. To môže viest k zlepeniu, resp. ulpení pevných látok v odlučovači prachu, čo môže nevýhodne ovplyvniť práce na čistení odlučovača prachu. Prístroj pre rýchle ochladzovanie sa tak isto môže použiť na odlučovanie ortute, pretože iónogénne prítomná ortuť reaguje s chloridmi kvapaliny v prístroji pre rýchle'ochladzovanie pri tvorbe dobre rozpustných chlórno ortuťových zlúčenín.

Prehľad obrázkov na výkrese

Vynález bude bližšie osvetlený s pomocou výkresu, kde na jedinom obrázku je vyobrazená schéma spôsobu odlučovania zložiek plynných škodlivín zo spalín.

Príklady vyhotovenia vynálezu

Horúce spaliny, ktoré pochádzajú z procesu spalovania, napríklad zo spalovne odpadkov, sa privádzacím potrubím i privádzajú do chladiča 2. Chladič 2 môže byť vytvorený nepriamym chladičom, alebo, ako je znázornené na výkrese, najmä odparovacím chladičom alebo prístrojom pre rýchle ochladzovanie. V chladiči 2 sú usporiadané trysky 2/ ktorými sa vstrekuje voda do prúdu spalín. Neódparená voda sa zhromažďuje v nádržke _4 v spodnej časti chladiča 2 a privádza sa späť čerpadlom 5 k tryskám 3.. Časť vody sa odčerpáva z nádržky . 4 odvzdušňovacím potrubím 6. S odčerpávanou vodou sa zo systému odstraňujú aj škodliviny, ktoré sú vo vode rozpustené. Keď sa použije nepriamy chladič, odporúča sa plyn, ktorý sa má ochladzovať, zavlhčovat vstrekovaním vody alebo vodnej pary.

V chladiči 2 sa spaliny ochladzujú na hraničnú chladiacu teplotu alebo na teplotu, ktorá sa približuje k hraničnej chladiacej teplote. Pod pojmom hraničná chladiaca teplota sa rozumie taká teplota, ktorá sa nastaví pri adiabatickej výmene tepla a hmoty medzi spalinami a kvapalinou vstrekovanou do chladiča. Týmto ochladením sa spaliny nasýtia vlhkosťou. Z chladiča 2. prichádzajú ochladené a vlhkosťou nasýtené spaliny do zmiešavacieho priestoru reaktoru 7, kde sa zmiešavajú s aditívom, ktorý viaže zložky plynných škodlivín spôsobom, ktorý bude podrobne opísaný v nasledujúcom. Ako aditívum sa používa neutralizačný prostriedok vo forme oxidov, hydroxidov, uhličitanov alebo hydrouhličitanov alkalických kovov alebo kovov alkalických zemín alebo ich zmesí, napr. Ca(OH)₂), ktorý viaže plynné škodliviny, predovšetkým S0₂, ako CaSO₃ alebo CaSO₄.

V zmiešavacom reaktore 7 sa ochladené spaliny, nasýtené vlhkosťou a premiešané s aditívami ochladzujú na teplotu pod hraničnou chladiacou teplotou. Tak dochádza k presýteniu spalín vlhkosťou. Toto presýtenie sa odbúrava kondenzáciou tak, že sa tvorí kondenzačný film na zrniečkach aditíva, ktoré slúžia ako kondenzačné jadrá.

Ochladzovanie spalín v zmiešavacom reaktore 7 sa môže uskutočňovať nepriamym ochladzovaním na plochách výmenníka tepla. Vo výhodnom vyhotovení sa k ochladzovaniu spalín pod hraničnú chladiacu teplotu vháňa do prúdu spalín plyn s teplotou, ktorá je nižšia ako teplota spalín pred vstupom do zmiešavacieho reaktoru 7. Ako studený plyn sa uprednostnené používa okolitý vzduch. Tento vzduch sa nasáva dúchadlom 8. cez zvlhčovač 9, do ktorého sa čerpá voda na zvlhčovanie vzduchu. Vzduchovým potrubím 11 vybaveným regulačnou klapkou 10 sa vzduch privádza do zmiešavacieho reaktoru 7.

Aditívum sa môže privádzať priamo do zmiešavacieho reaktoru 7, a síce v smere prúdenia spalín, pred pridaním prúdu vzduchu ako studeného plynu. Uprednostnené sa aditívum do zmiešavacieho reaktoru 7 privádza spoločne zo vzduchom. Na to slúži prívodné potrubie 12 pre aditívum, ktoré ústi do vzduchového potrubia ll. Dávkovanie aditíva sa uskutočňuje v závislosti od zaťaženia plynných škodlivín v prúde spalín a podlá empiricky stanoveného stóchiometrického faktora. Množstvo vzduchu alebo studeného plynu sa reguluje regulačnou klapkou 10 v závislosti od objemu spalín. Množstvo vzduchu predstavuje asi 10 % príslušného množstva spalín.

Zo zmiešavacieho reaktoru '7 sa spaliny privádzajú ku tkaninovému filtru 13., v ktorom sa aditívum odlučuje na plochách filtra. Vyčistené spaliny vychádzajú z tkaninového filtra 13 výstupným potrubím 14 čistého plynu.

Neutralizačná reakcia prebiehajúca v kondenzačnom filme na povrchu zrniečok aditíva v zmiešavacom reaktore 7 je exotermická. Reakčné teplo spôsobuje čiastočné odparovanie kondenzátu, ktorý uľpieva na povrchu čiastočiek aditívu. Aby sa s istotou zabránilo privedeniu vlhkých čiastočiek aditíva do tkaninového filtra 13, zvýši sa teplota spalín. Za týmto účelom pred chladičom 2 do prívádzacieho potrubia 1 pre spaliny odbočuje obtokové potrubie 15 a vedie ku zmiešavaciemu reaktoru 7. Týmto obtokovým potrubím 15 sa oddeľuje časť. prúdu neochladených spalín a primiešava sa ku spalinám spracovaným v zmiešavacom reaktore 7., pred ich vstupom do tkaninového filtra 13.. V obtokovom potrubí 15 je zabezpečená regulačná klapka 16., ktorou sa reguluje čiastočné množstvo prúdu neochladených spalín v závislosti od množstva studeného plynu, resp. vzdučhu. Toto čiastočné množstvo predstavuje asi 10 % množstva vzduchu.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob odlučovania zložiek plynných škodlivín zo spalín, ktorým sa spaliny ochladzujú, ďalej sa premiešavajú s pevným, práškovitým alebo zrnitým aditívom, ktorý viaže zložky plynných škodlivín, a ďalej sa privádzajú k odlučovaču prachu, vyznačujúci sa tým, že sa spaliny ochladzujú na hraničnú chladiacu teplotu alebo na teplotu, ktorá sa približuje k hraničnej chladiacej teplote, ďalej sa do takto ochladených spalín vháňa aditívum a -spaliny ochladené a premiešané s aditívom sa ochladia pod hraničnú chladiacu teplotu.
2. 2. Spôsob podlá nároku 1,vyznačujúci sa tým, že sa pri ochladzovaní na hraničnú chladiacu teplotu alebo na teplotu, ktorá sa približuje k hraničnej chladiacej teplote, zvyšuje vlhkosť spalín.
3. 3. Spôsob podlá nároku la2, vyznačujúci sa tým, že sa spaliny ochladzujú na hraničnú chladiacu teplotu alebo na teplotu, ktorá sa približuje k hraničnej chladiacej teplote, vstrekovaním vody.
4. 4. Spôsob podlá nároku 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že sa do spalín ochladených na hraničnú chladiacu teplotu alebo na teplotu, ktorá sa približuje k hraničnej chladiacej teplote, vstriekne v smere prúdenia po pridaní aditíva alebo spoločne s aditívom, plyn s nižšou teplotou.
5. 5. Spôsob podlá nároku 4,vyzná čujúci sa tým, že plyn s nižšou teplotou je vzduch, ktorý sa odoberie z okolitého prostredia.
6. 6. Spôsob podlá nároku 5,vyznačujúci sa tým, že sa vzduch navlhčí.
7. 7. ' Spôsob podľa nároku 4 až 6, vyznačujúci sa tým, že sa množstvo plynu s nižšou teplotou reguluje v závislosti od množstva ochladzovaných spalín.
8. 8. Spôsob podľa nároku 1 až 7,vyznačujúci sa tým, že neochladená časť prúdu spalín sa privádza k ochladeným spalinám po pridaní aditíva a pred vstupom do odlučovača prachu.
9. 9. Spôsob podľa nároku 8,vyznačujúci sa tým, že množstvo neochladenej časti prúdu spalín sa reguluje v závislosti od množstva plynu s nižšou teplotou.