PL152676B2 - Sposób ograniczania ilości zanieczyszczeń gazowych emitowanych w spalinach - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	OPIS PATENTOWY PATENTU TYMCZASOWEGO	152 676
Patent tymczasowy dodatkowy do patentu nr---	Int. CL5 bo 10 53/34
	Zgłoszono: 88 04 27 (P. 272136) Pierwszeństwo	r n ί π
URZĄD PATENTOWY RP	Zgłoszenie ogłoszono: 89 o 2 o 6 Opis patentowy opublikowano: 1991 05 31	° j - ·· J /5

Twórcy wynalazku: Stanisław Ginalski, Stanisław Rogut, Piotr Weryszko, Jolanta Zobel

Uprawniony z patentu tymczasowego: Biuro Projektów Ochrony Atmosfery PROAT, Szczecin (Polska)

SPOSÓB OGRANICZANIA ILOŚCI ZANIECZYSZCZEŃ GAZOWYCH EMITOWANYCH W SPALINACH

Przedmiotem wynalazku jest sposób ograniczania ilości zanieczyszczeń gazowych emitowanych w spalinach, zwłaszcza tlenków siarki.

Wzrost zapotrzebowania w ostatnich czasach na energię elektryczną i cieplną, powoduje wzrost ilości emitowanych do atmosfery tlenków siarki i azotu. Znane są sposoby odsiarczania, które zostały sprawdzone w pełnej skali przemysłowej, zwłaszcza w nowo wybudowanych obiektach. Znacznie mniej rozwiązań przeznaczonych jest do ograniczenia emisji zanieczyszczeń występujących w istniejących przemysłowych obiektach energetycznych, zwłaszcza w kotłowniach.

Znane z polskich opisów patentowych nr 104 943 i 112 0Θ7 rozwiązania, polegają na zawracaniu mieszanki spalinowo-pyłowej do komory paleniskowej w kotłach rusztowych. W rozwiązaniach tych przewidziano również dozowanie sorbenta, który jest wprowadzany do kotła w jedno miejsce łącznie z ^zwracanym pyłem. Nie zapewnia to optymalnego wykorzystania tlenków alkalicznych ze względu na spiekanie się sorbenta w wyniku wysokich temperatur, powstanie otoczki pasywnej siarczanu wapnia wokół ziaren pyłu oraz wysoką temperaturę sorpcji.

Znane są też z opisów patentowych japońskich nr 214 469, 142 609 sposoby usuwania gazów kwaśnych ze spalin aktywowanymi pyłami (popiół i/lub sorbent). Sposoby te dotyczą jedynie gazów opuszczających kotły przed skierowaniem ich do komina. Jedną z wad tych sposobów jest utrudniony sposób regulacji ilości używanych pyłów (sorbent, popioły, dodatki aktywatorów wiązania gazów kwaśnych) w zależności od stopnia zasiarczenia gazów i ilościowego udziału składników aktywnych w popiołach. Ich inną wadą jest brak ściśle określonych optymalnych pod względem temperaturowym obszarów wprowadzania pyłów do -układu ciągu spalin. 152 676

152 676

Proponowane . metody zalecają -wprowadzenie np. ' wapienia w postaci zawiesiny do strumienia gazów o temperaturze poniżej 673 - K, uniemożliwiają praktycznie kalcynację wapienia (lub dolomitu) w wyniku czego sam proces . odsiarczania możliwy jest tylko w ograniczonym okresie czasu, kiedy wapień występuje w postaci zawiesiny (proces zachodzi praktycznie tylko w okresie gdy w gazach występuje faza ciekła roztworu sorbcyjne-go).

Zwiększenie stopnia wykorzystania zdolności sorpcyjnej wapienia wymaga wygrzewania go w temperaturze 973 - 1173 K optymalnej dla zachodzenia procesu kalcynacji. Skuteczna-kalcynacja jest podstawowym warunkiem późniejszego efektywnego wykorzystania sorbenta do wiązania -gazów kwaśnych. Nawet pełna kalcynacja sorbentów. wapniowych nie pozwala na - wykorzystanie ich pełnej zdolności sorpcyjnej, zwykle osiąga ona wartość 25 - 40¾ i zależy w bardzo dużym stopniu od rodzaju użytego sorbenta.

Znane jest również stosowanie dodatków zwiększających stopień wykorzystania skalcynowanego sorbenta według zgłoszenia patentowego francuskiego nr 7 436 862. Dodatkami tymi są chlorek wapnia CaCl?, chlorek sodu NaCl itp. ale i tak uzyskiwane wyniki nie przekraczają 30 - 50¾ stopnia wykorzystania sorbentu.

Liczni autorzy proponują także, dla poprawy sprawności wykorzystania zdolności sorpcyjnej sorbenta, wielokrotne zawracanie sorbentów i/lub popiołów z - wprowadzeniem ich na drogę spalin pomiędzy kotłem a kominem. '

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu prowadzenia procesu wiązania gazów kwaśnych zawartych w spalinach kotłowych, który umożliwi uzyskanie optymalnego -stopnia wykorzystania zdolności sorpcyjnej zawracanych pyłów (popiół i/lub sorbent) przy jak najwyższym usunięciu gazów kwaśnych (SO^, S0^, Ν0_χ) z jednoczesnym ograniczeniem do minimum strat energetycznych związanych z prowadzeniem procesu oraz zjawisk korozyjnych i erozyjnych zachodzących w kotle, a jednocześnie pozwoli na wykorzystanie go tak w nowych jak i istniejących instalacjach kotłowych przy minimalnej ingerencji w konstrukcje kotłów i minimalnych nakładach inwestycyjnych.

Istotą sposobu według wynalazku jest to, że -w jedną strefę temperaturową kotła wprowadza się reaktywowany pył o optymalnym dla wiązania gazów kwaśnych uziarnieniu, a w drugą strefę temperaturową kotła wprowadza się spreparowany sorbent. Reaktywowany pył wprowadza się w strefę temperaturową 423 - 873 K, a spreparowany sorbent wprowadza się w strefę temperaturową kotła 973 - 1173 K. Przygotowanie sorbenta polega na mieleniu go z dodatkiem aktywatorów sorpcji gazów kwaśnych oraz substancji wspomagającej proces mielenia i rozwijania powierzchni zmielonego sorbenta. Jako aktywator sorpcji stosuje się chlorek wapnia lub magnezu, korzystnie chlorek wapnia CaC^ w ilości 1 -3¾ molowych w postaci stałej- lub 5 - 10¾ molowych - w postaci roztworu. Dla poprawienia mielności i struktury uzyskanego produktu dodaje się 0,01 - 0,05¾ substancji powierzchniowo czynnej w postaci roztworu wodnego.

Poddawanie dwustopniowej aktywacji pyłów popiołu lub pyłów kotłowych, polega na tym, że w pierwszym stopniu aktywacji stosuje się parę wodną o ciśnieniu 0,1 - 0,4 MPa w ilości zapewniającej uwodnienie tlenków alkalicznych zawartych w zawracanych pyłach kotłowych lub pyłach popiołu, gdzie temperatura pary wodnej jest wyższa o 30 - 70 stopni od temperatury zawracanych pyłów kotłowych lub pyłów popiołu. W drugim stopniu aktywacji stosuje - się stężony wodny roztwór chlorku wapnia CaC^ w ilości 1-3¾ molowych w stosunku do zawartości aktywnych tlenków alkalicznych występujących w pyłach kotłowych lub pyłach popiołu.

Zaletą sposobu według wynalazku jest to, że w procesie ograniczenia emisji dwutlenku siarki SO2 zmniejsza się zużycie-stosowanego sorbenta o 20 - 5(0, a tym samym zmniejsza się ilość powstających w procesie odpadów na jednostkę zanieczyszczeń usuniętych ze spalin oraz- obniża koszty oczyszczania - spalin.

Sposób ograniczenia ilości zanieczyszczeń gazowych emitowanych w spalinach według wynalazku, jest zobrazowany w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym schemat blokowy instalacji.

152 676

P r z y k ł a d . świe*ży sorbent mieli się z dodatkiem chlorku wapniowego CaCl₂ w ilości 2,5% i trójetanoloaminy w ilości 0,05%. Przygotowany w ten sposób sorbent, z zasobnika 1 dozowany jest pneumatycznie strumienicą 2 i dyszę 3 nad ruszt w strefę kotła 4 o temperaturze 1173 K. Uziarnienie sorbenta dobiera się indywidualnie w zależności od typu kotła i rodzaju stosowanego paliwa.

Ulegające kalcynacji'cząstki sorbenta'są porywane ' przez ' spaliny· i wraz z pyłem kotłowym dostają się do odpylaczy 5 i 6 więżąc zawarte w spalinach dwutlenek siarki SO2 i inne gazy kwaśne. Wytrącone pyły o optymalnej·granulacji gromadzą· się w zbiorniku pyłu 7, a następnie przedostają się · do komory aktywacyjnej 8 pyłów w 'której poddawane są dwustopniowej reaktywacji. W pierwszym stopniu reaktywacji· do intensywnie mieszanych pyłów o temperaturze 343 K wtryskuje się parę wodną o ciśnieniu 0,2 MPa w ilości około 5% w stosunku do ilości pyłów. W drugim stopniu aktywacji, pyły zrasza się rozpylonym roztworem 10% chlorku wapniowego CaCl₂ w ilości zapewniającej dodanie 2% chlorku wapniowego CaC^ w stosunku do masy pyłów. Tak spreparowane pyły są zasysane strumienicą 9 i wdmuchiwane dyszą 10 w strefę kotła 4 o temperaturze około 673 K. W przypadku kotłów z palnikami pyłowymi lub olejowymi, aktywowany sorbent podaje się z powietrzem w zewnętrzną strefę płomienia.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. 'Sposób ograniczania ilości zanieczyszczeń gazowych emitowanych w spalinach, w którym zawraca się pyły· kotłowe o optymalnym uziarnieniu i wprowadza przygotowany sorbent, znamienny tym, że zawracany pył i sorbent wprowadza się rozdzielnie i w różne strefy temperaturowe kotła.
2. 2. Sposób według' zastrz.l, znamienny tym, że przed wprowadzeniem sorbent miele się z dodatkiem aktywatorów sorpcji gazów kwaśnych oraz substancji wspomagającej proces mielenia i rozwijania powierzchni zmielonego sorbentu, po czym przygotowany sorbent wprowadza się do strefy kotła o temperaturze 973 - 1173 K.
3. 3. Sposób według zastrz.2, znamienny tym,· że jako ' aktywator sorpcji stosuje się chlorek wapnia lub magnezu, korzystnie chlorek wapnia CaCl₂ w ilości 1-3% molowych w postaci stałej lub 5 - 10% molowych w postaci roztworu, zaś dla · poprawienia mielności i struktury uzyskanego produktu dodaje się 0,01 - 0,05% substancji powierzchniowo czynnej w postaci roztworu wodnego.
4. 4. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że zawracane pyły kotłowe poddaje się dwustopniowej aktywacji, przy czym w pierwszym stopniu aktywacji stosuje się parę wodną o ciśnieniu 0,1 - 0,4 MPa w ilości zapewniającej uwodnienie tlenków wapnia i magnezu zawartych w zawracanych pyłach, gdzie temperatura pary wodnej jest wyższa o 30 - 70 stopni od temperatury zawracanych pyłów , natomiast w drugim stopniu aktywacji stosuje się wodny roztwór chlorku wapnia CaC^ w ilości ^1 - 3% molowych w stosunku do zawartości aktywnych tlenków wapnia i magnezu występujących w pyłach, po czym zaktywowany pył wprowadza się do strefy kotła o temperaturze 423 - 873 K.

   152 676

   NIWOM

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł