HUT65105A - Direct current dry scrubber - Google Patents

Description

EGYENÁRAMÚ SZÁRAZ GÁZMOSÓ BERENDEZÉS

The Babcock & Wilcox

Company, New Orleans, Amerikai Egyesült (43 Államok

Feltalálók:

MYERS B. Róbert,	Copley, Ohio,
JOHNSON W. Dennis,	Barberton, Ohio,
AMRHEIN T. Gerald,	Louisville, Ohio, Amerikai Egyesült Államok
A bejelentés napja:	1992. 10. 16.
Elsőbbsége:	1991. 10. 23. (07/781,465) ' U •Amerikai Egyesült Államok

A jelen találmány tárgya olyan egyenáramú száraz gázmosó berendezés, amely gázkezelő vegyületeket tartalmazó oldatok vagy zagyok füstgázokba történő beporlasztására alkalmas és amely füstgáz bevezetővel, valamint kezelt gáz kivezetővel el75973-2754 Er/Dm

látott házban lévő porlasztófuvókát vagy fuvókákat tartalmaz.

Ismeretes, hogy szerves tüzelőanyagok (szén, olaj, petróleum koksz stb.) és/vagy hulladékok villamos erőművekben, hulladékégető művekben vagy egyéb ipari eljárások során történő elégetésekor a keletkező füstgázokban kéndioxid és egyéb szennyezők keletkeznek az égés során. Ezek eltávolítására különböző eljárásokat alkalmaznak annak érdekében, hogy az egyes országok vagy államok légszennyezésre vonatkozó előírásait betartsák. Ilyen eljárások például a következők:

1. Olyan szerves tüzelőanyagokat használnak, amelyek kén és/vagy egyéb szennyező tartalma rendkívül alacsony. Nyilvánvaló, hogy ennek a megoldásnak alapvető hátránya az, hogy az ilyen tüzelőanyag drága és tovább drágítja a szállítási költség, amely a felhasználónak a beszerzési forrástól való távolságától függ.

2. A kéntartalmat és/vagy az egyéb szennyező tartalmat csökkenteni lehet a tüzelőanyag elégetése előtt mechanikusan és/vagy vegyi úton. Ezen megoldás alapvető hátránya ugyancsak az, hogy a mechanikai és/vagy kémiai szennyezőeltávolítás meglehetősen költséges, ha azt akarjuk biztosítani, hogy a kén és/vagy egyéb szennyezők mennyisége a kívánt mértékre csökkenjen.

3. Mód van száraz alkáli anyagoknak a tüzelőanyaghoz történő keverésére az elégetés előtt vagy por alakú alkáli anyagoknak közvetlenül a forró füstgázokba történő befuvatására a kéndioxid és/vagy egyéb szennyezők adszorpció útján történő eltávolítására (ilyen megoldások például a LIMB vagy Coolside Technology elnevezésű technológiák, amelyeket többek • · · között a bejelentő mutatott be).

Ezen megoldások legnagyobb hátránya a csekély vagy közepes hatásfok, rossz reagens hasznosítás és a füstgázok nagy szemcseterhelése, ami viszont a füstgázok további kondicionálását (például nedvesítését, vagy kéndioxid befuvatását) teszi szükségessé, ha a befuvatási eljárást például elektrosztatikus kicsapató berendezésben felfelé áramoltatva végezzük.

4. Ismeretes továbbá az un. nedves kémiai adszorpciós eljárás (nedves gázmosó eljárás), amelynek során a forró füstgázokat folyadékkal szembeáramoltatva mossák vizes alkáli oldatban vagy zagyban, a kéndioxid és/vagy egyéb szennyezők eltávolítása érdekében. Ezen eljárás hátránya elsősorban a folyadékveszteség, amely egyrészt a környezeti atmoszférába (a füstgázok telítődésének eredménye), valamint a keletkező nedves iszapba kerülése miatt.

További hátrány az abszorpciós modulok és a járulékos berendezések konstrukciós és anyagköltsége (például a primér és másodlagos víztelenítést végző vagy az elfolyó víz tisztítására szolgáló berendezés). Ilyen berendezéseket gyárt egyébként a jelen találmány bejelentője is.

5. Ismert végül az un. száraz vegyi abszorpciós eljárás (száraz mosás), amelynek során vizes alkálikus oldatot vagy zagyot finomra porlasztanak (mechanikus, kétközeges vagy forgótárcsás porlasztókban) és a forró füstgázba fuvatnak, a kéndioxid és egyéb szennyezők eltávolítására. Ennek hátránya az, hogy viszonylag magas nyomásesés lép fel a berendezésben, továbbá az, hogy a porlasztási hőmérséklet korlátozott (tekintettel a füstgázok telítési hőmérsékletére), a műveletek « · • · ······ · · ........* ··

- 4 szabályozhatósága érdekében.

A jelen találmány bejelentője jelenleg kétféle egyenáramú vízszintes száraz gázmosó berendezést használ, két különböző áramfejlesztő műben. Ezen a területen jelenleg az egyetlen ismert gyártó a bejelentő. Ismert néhány függőleges egyenáramú száraz mosó rendszert gyártó cég is.

Az egyik ismert vízszintes száraz gázmosó rendszerben a füstgázokat a zagyot porlasztó fuvókák körül vezetik a mosó berendezésbe és a kezelt gáz a berendezés másik oldalánál távozik.

Az ismert függőleges száraz gázmosó berendezések fölső részénél van gázbevezetés és porlasztó fuvóka elhelyezve, a kezelt gáz és a maradék zagy elvezetése a berendezés alsó részében történik.

A jelen találmánnyal olyan megoldás kidolgozása a célunk, amely lehetővé teszi álló helyzetű száraz gázmosó berendezések alkalmazását anélkül, hogy jelentős nyomásesés jelentkezne a porszlasztás során, ugyanakkor javul a gáz-folyadék érintkeztetés és a folyadék teljesen egyenletesen porlasztható a gázáramba, aminek következményeképpen megnövekszik a kéndioxid és egyéb szennyezők eltávolításának hatásfoka, a reagensek kihasználási foka és összességében javul a gázmosó berendezés minősége.

A kitűzött feladatot olyan egyenáramú száraz gázmosó berendezéssel oldottuk meg, amely füstgáz bevezetéssel és kezelt gáz kivezetéssel ellátott házban lévő porlasztó fúvókat vagy fuvőkákat tartalmaz, ahol a találmány szerint a házban legalább egy olyan keresztirányban elrendezett porlasztó egy

ség van, amely legalább egy repülőgépszárny profilból áll, ahol a repülőgépszárny profil lekerekített oldala a gázárammal szemben helyezkedik el, a fuvóka vagy fuvókák pedig a repülőgépszárny profil élénél vannak elhelyezve.

A gázmosó háza lehet álló helyzetű, amikoris a füstgáz bevezetés a kezelt gáz elvezetés fölött van elhelyezve vagy fekvő helyzetű, amikoris a füstgáz bevezetés és a kezelt gáz elvezetés lényegében azonos szinten van.

Álló elrendezésnél a kezelt gáz elvezetés lehet a ház tetejével szöget, célszerűen derékszöget bezáró cső, amelynek lefelé néző belépőnyílása van.

A ház alsó részén ürítőkúp lehet kialakítva, ennek aljához pedig leeresztő cső van csatlakoztatva.

Célszerű a füstgáz bevezetés és a porlasztó egység vagy egységek között legalább egy olyan terelő elhelyezése, amely a gázáramot a repülőgépszárny profilok tengelyével párhuzamos irányba tereli.

A találmány szerinti berendezés egy célszerű kiviteli alakjánál alkalmazott porlasztó egység ismert módon repülőgépszárny profilokon van kialakítva. A forró füstgázok ennél a megoldásnál a gázmosóba belépve lefelé áramlanak és a porlasztó egységek között haladnak el, amikoris a repülőgépszárny profilok aerodinamikailag rendkívül kedvező, egyenletes gázáramlást biztosítanak a berendezésben és ezáltal minimalizálják az örvénylések kialakulását. A repülőgépszárny profilok magukba foglalják a fuvókákat és az ezekhez tartozó szerelvényeket is.

A berendezésben alkalmazott megoldás ily módon vi• · · • · • · · · · · • · · · • ··· · · • · · ··· «· ·· · szonylag kis nyomásesést eredményez és növeli a berendezés hatékonyságát a hagyományos megoldásokhoz képest.

A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az

1. ábra egy hagyományos vízszintes egyenáramú száraz gázmosó berendezés vázlata, a

2. ábra ugyancsak egy hagyományos, de álló helyzetű gáz- mosó berendezés metszete, a

3. ábra a találmány szerint kialakított álló helyzetű gázmosó berendezés vázlata, a

4. ábra az 5. ábra 4-4 metszete, a fuvókákat befogadó repülőgépszárny profil rajzával és az

5. ábra a repülőgépszárny profilként kialakított por- lasztó egység nézeti képe.

Az 1. ábrán a bejelentő egy hagyományos, vízszintes elrendezésű száraz gázmosó berendezésének vázlata látható. A berendezés 10 házban van elhelyezve és a 10 ház egyik oldalán 12 füstgáz bevezetés, másik oldalán 14 kezelt gáz elvezetés található. A zagy 16 zagyvezetéken keresztül jut 18 porlasztó fúvókákba, ahol a porlasztás 20 levegővezetéken bevezetett sűrített levegő segítségével történik. A 18 porlasztó fuvókák körül 22 gázdiffúzorok vannak kialakítva és a 24 bejövő gázáram ezeken keresztülhaladva kerül a 26 adszorpciós térbe, miközben a 18 porlasztó fuvókákból kiáramló zaggyal keveredik. A fölöslegben bevezetett zagy 28 visszatérő vezetéken távozik a berendezésből.

A 2. ábrán egy ismert konstrukciójú, álló helyzetű száraz gázmosó berendezés vázlatát mutatjuk be. Itt a füstgáz a

ház felső részénél lévő 32 gázbevezetésen keresztül jut a berendezésbe, ahol 33 porlasztó fuvóka végzi a zagy porlasztását.

Amint azt a bevezetőben már leírtuk, a hagyományos száraz gázmosó berendezések hatásfoka nem kielégítő, elsősorban a jelentős nyomásesés miatt.

A 3. ábrán vázlatosan bemutatott berendezés az említett hátrányokat kiküszöböli: a nyomásesés a szokásosnál lényegesen kisebb, a konstrukció rendkívül egyszerű és gyártása gazdaságos .

A 3. ábrán látható berendezés 40 házához fölül csatlakozik a 42 füstgáz bevezetés.

A 40 ház felső részében keresztirányban vannak elrendezve a 48 porlasztó egységek egy vagy több sorban. Ezek biztosítják a bevezetett alkáli oldat vagy zagy finomszemcsékben, egyenletesen történő befuvatását a 42 füstgáz bevezetőn beáramló gázsugárba, annak érdekében, hogy abszorbeálják a kéndioxodokat és/vagy más szennyezőket. A forró füstgáz néhány másodperc alatt elgőzölögteti a szemcsék folyadéktartalmát, aminek eredményeképpen száraz termék jön létre és ugyanakkor csökken a kilépő kezelt gáz hőmérséklete.

Jóllehet a 3. ábrán a 48 porlasztó egységek síkban helyezkednek el, a szakember számára nyilvánvaló, hogy ezek elrendezése és irányítása is tetszőleges lehet, azaz irányulhatnak a 40 ház fala felé vagy egyéb irányba és nem szükségszerűen egy síkban, hanem több magasságban is elhelyezhetők. Egy célszerű kiviteli alaknál például egy vagy több 48 porlasztó egység a síkban elhelyezett többi 48 porlasztó • ·

egységtől eltérő síkban helyezkedhet el.

A fentiekben leírt módon kezelt gáz a 48 porlasztó egységeket elhagyva lefelé mozog és a berendezést a 44 gázkivezetésen át hagyja el, a berendezésben lefelé történő áramlásra merőleges irányban. A füstgáz által megszárított részecskék egy része a 40 ház alsó 52 ürítőkúpjában gyűlik össze és 46 leeresztő vezetéken keresztül eltávolítható.

A találmány szerinti berendezés egy célszerű kiviteli alakjánál a berendezés felső részében, a 48 porlasztó egységek fölött legalább egy 41 terelő van elhelyezve. Ezek a 42 füstgáz bevezetés és a 48 porlasztó egységek között egyenletesen elosztják és függőleges irányba terelik a beáramló füstgázt. Másfelől a 44 gázkivezetés a 3. ábrán látható lefelé néző 50 belépőnyílással lehet ellátva vagy például sugárirányban kapcsolódhat a 40 ház palástjához az 52 ürítőkúp közelében. Általában a kivezetést úgy kell megoldani, hogy a nyomásesés a berendezésben minél kisebb legyen.

Mivel alkáli oldat vagy zagy egyenletesen oszlik el a füstgáz áramban, a beporlasztás alacsonyabb (azaz a telítési hőmérsékletet eredményez, mint a hagyományos megoldások, ami javítja a reagens hasznosítás hatásfokát és a kéndioxid, illetve egyéb szennyezők eltávolításának hatékonyságát.

A 4. és 5. ábrán a technika állásából egyébként ismert porlasztó egységek felépítését mutatjuk be.

A porlasztandó közeget a 48 porlasztó egységbe 60 belső bevezetőcső 61 belépőnyílásán vezetjük be. A 60 belső • ·· ·

- 9 bevezetőcsövön a folyadék 65 keverőkamrába kerül 62 belső hengeren keresztül.

A 60 belső bevezető csövet 64 távtartók tartják 63 külső bevezetőcsőben, azzal egytengelyűén. A 63 külső bevezetőcső egyben a 48 porlasztó egység repülőgépszárny profiljának egy részét alkotja.

A porlasztógáz 72 oldalbevezető fejen, a 82 porlasztógáz bevezetésen keresztül jut a 48 porlasztó egységbe. Itt a gáz a 60 belső bevezetőcső és a 63 külső bevezetőcső közötti 74 gyűrűtérben halad, majd ugyancsak a 65 porlasztókamrába jut, oly módon, hogy a 69 belépőnyíláson át a 62 belső henger és a 84 külső henger közötti 66 gyűrűtéren halad végig. A 84 külső hengert 80 távtartók rögzítik, végét pedig a 63 külső bevezetőcső furatában elhelyezett 79 tömitőpersely, az erre illeszkedő 71 tömszelence, valamint a kettő között lévő 70 0gyűrű tartja.

A 65 keverőkamrában létrejövő keverék 86 fuvókafej 76 fuvókanyílásain át lép ki a 65 keverőkamrából.

A 48 porlasztó egység az 5. ábrán látható 83 szerelőlappal van ellátva. Ezen 73 belépőnyílás van kialakítva védőgáz számára. A védőgáz a 63 külső bevezetőcső palástjának egy része, valamint a repülőgépszárny profil 96 héja közötti térben áramlik. A védőgáz innen a 84 külső henger és 98 fuvókaházak közötti 94 gyűrűtérbe kerül, majd a 86 fuvókafejet körülvéve hagyja el az egységet. A 98 fuvókaházak a repülőgépszárny profil 96 héja által alkotott éle mentén vannak elrendezve és bennük az egyenletes kiporlasztást 90 elosztófuvóka segíti.

·«· • « * ·« ···· • · · · » · • · · · · « · • ····· · · · ·· · ···· ··

- 10 A találmány szerinti berendezés előnyei a hagyományos megoldásokhoz képest:

Az állóhelyzetű, egyenáramú száraz gázmosó berendezésben csekély a nyomásesés annak következtében, hogy a porlasztást a repülőgépszárny profilokban elrendezett fuvókákkal végezzük, ahol mind a fuvókák, mind a hozzájuk tartozó szerelvények aerodinamikusan optimális repülőgépszárny profilban vannak elrendezve.

A berendezés	a kéndioxidokat	és	egyéb	s z ennye z őket
hatékonyan	távolítja	el, tekintettel	arra,	hogy	a kezelt gáz
viszonylag	alacsony	hőmérsékleten	(azaz	a	telítési hő-

mérséklettől viszonylag távoleső tartományban) távozik.

A nyomásesés az egész berendezésben is viszonylag kicsi, ami csökkenti az üzemelés költségeit. Általában egy 600 MWattos gázmosó rendszer üzemeltetési költsége a rendszer teljes élettartama alatt 500.000 -1.500.000.- dollár, 25,4 vízmilliméter nyomásesés értékre vonatkoztatva. A találmány szerinti megoldással a nyomásesés legalább 25 - 50 vízmilliméter értékkel csökkenthető egy ilyen méretű berendezésnél.

A találmány szerinti berendezés konstrukciója rendkívül egyszerű, minthogy nem szükséges komplikált gázbevezető és gázelosztó, illetve porlasztó berendezések alkalmazása.

A találmány szerinti berendezéssel a füstgáz hőmérséklet eltérései a hagyományosnál jobban szabályozhatók és korrigálhatok az alkáli oldat vagy zagy mennyiségének fuvókánként történő szabályozásával. A szabályzás automatikusan, on-line végezhető a gázáram és a hőmérséklet mérésével.

• ····« · ⁴ • · ···«♦· · ·. ·· · ···· ·«

- 11 Nagyobb hatásfokú, kisebb kapacitású fuvókákat lehet alkalmazni jobb porlasztás elérésére, vagy hasonló porlasztást lehet biztosítani kisebb energiával, mint a hagyományos száraz gázmosó berendezésekben.

A berendezés működtetése egyszerű, mozgó alkatrészeket nem tartalmaz.

A találmány szerinti berendezés kialakítható a bemutatott álló elrendezésen kívül vízszintes, azaz fekvő formában is. Természetesen a bemutatott és hivatkozott megoldásokon kívül a találmány még számos egyéb formában megvalósítható a csatolt igénypontok által meghatározott oltalmi körön belül.

Claims (7)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Egyenáramú száraz gázmosó berendezés gázkezelő vegyületet tartalmazó oldatok vagy zagyok füstgázba történő beporlasztására, amely füstgáz bevezetéssel és kezelt gáz kivezetéssel ellátott házban lévő porlasztó egységet vagy egységeket tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a porlasztó egység vagy egységek (48) a házban (40) keresztirányban elhelyezett repülőgépszárny profilokban vannak kialakítva, ahol a repülőgépszárny profilok lekerekített oldalai a gázáram irányával szemben vannak elrendezve és a fuvókák a repülőgépszárny profilok éleinél (97) vannak elrendezve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti gázmosó berendezés, azzal jellemezve, hogy a ház (40) álló helyzetű és a füstgáz bevezetés (42) a kezelt gáz elvezetés (44) fölött van elhelyezve.
3. 3. A 2. igénypont szerinti gázmosó berendezés, azzal jellemezve, hogy a kezelt gáz elvezetés (44) a ház (40) tengelyével szöget bezáró cső.
4. 4. A 3. igénypont szerinti gázmosó berendezés, azzal jellemezve, hogy a kezelt gáz elvezetést (44) alkotó cső 90°os szöget zár be a ház (40) tengelyével és lefelé néző belépőnyílása (50) van.
5. 5. A 2-4. igénypontok bármelyike szerinti gázmosó berendezés, azzal jellemezve, hogy a ház (40) alsó részén ürítőkúp (52) van kialakítva, az ürítőkúp (52) aljához pedig leeresztővezeték (46) van csatlakoztatva.

   ··*« « ·»··
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti gázmosó berendezés, azzal jellemezve, hogy a füstgáz bevezetés (42) és a porlasztó egységek (48) között legalább egy terelő (41) van, amelynek alsó vége a repülőgépszárny profil tengelyével párhuzamos irányú.
7. 7. Az 1. igénypont szerinti gázmosó berendezés, azzal jellemezve, hogy a ház (40) fekvő elrendezésű és a füstgázbevezetés (42) a kezelt gáz elvezetéssel (44) azonos szinten van.