PL163193B1 - Sposób i urządzenie do usuwania dwutlenku siarki i innych zanieczyszczeń ze strumienia gazów odlotowych - Google Patents

Abstract

Sposób usuw ania dw utlenku starki 1 Innych zanieczyszczeń ze strum ienia gazów odlotowych, w którym prowadzi się przepływ oczyszczanego gazu 1 środka ! w postaci cieczy lub zawiesiny alkalicznej współśrodkoy wo 1 współprądowo, znamienny tym , że strum ień gazów odlotowych wstępnie schładza się 1 nawilża do tem peratury punktu rosy pary wodnej, korzystnie czystą wodą, którą doprowadza się w postaci natrysku tworzącego ciągle strugi spływające, a następnie wprowadza się ciekle substancje alkaliczne do odsiarczania strum ienia gazów odlotowych w postaci natrysku, tworząc ciągle strugi spływające, ponadto wprowadza się natrysk ciekłej substancji alkalicznej dla utrzym ania ciągłości przepływu ciągłych strug spływających, zaś uzyskaną mieszaninę trójfazową składającą się z gazu, cieczy 1 ciała stałego separuje się według różnicy gęstości 1 wydziela się zawiesinę, zaś ostateczne wydzielenie stałych produktów oczyszczania prowadzi się n a drodze filtracji. 2. Urządzenie do usuw ania dw utlenku siarki 1 Innych zanieczyszczeń ze strum ienia gazów odlotowych, stanowiące skruber w postaci kolumny, połączone z separatorem , znam ienne tym , że skruber (2) posiada nasadkę (3) z materiału odpornego n a erozję 1 korozję, osadzoną współśrodkowo w części kielichowej (6), s ta ­ nowiącą wlot (1) strum ienia gazu odlotowego oraz zaopatrzoną w pierwszy króclec dopływowy (4') cieczy, korzystnie czystej wody oraz w drugi króclec dopływowy (5’) substancji alkalicznej do odsiarczania strum ienia gazów odlotowych, zaś w części kielichowej (6) skrubera (2) utworzone są otwory przelewowe (6’) cieczy 1 su b ­ stancji alkalicznej ...

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do usuwania dwutlenku siarki i innych zanieczyszczeń ze strumienia gazów odlotowych, pochodzących ze spalania paliw stałych, ciekłych i gazowych, a także z procesów przemysłowych, emitujących kwaśne zanieczyszczenie gazowe i aerozolowe.

Znane dotychczas sposoby oczyszczania gazów odlotowych metodami mokrymi, polegają na przemywaniu ich różnego rodzaju roztworami lub zawiesinami, mającymi zdolność lub wspomagającymi wydzielanie wymienionych zanieczyszczeń gazowych lub aerozolowych. W przypadku usuwania dwutlenku siarki, zwanego odsiarczaniem gazu, stosowane są roztwory alakilczne lub lekko kwaśne sole metali i ziem alkalicznych. Zanieczyszczenia gazowe stanowiące obok SO2, SO3, HCL, HF, NO_X, H2S będąc w kontakcie ze wspomnianymi sorbentami w sprzyjających warunkach procesowych dyfundują do powierzchni sorbentu reagując chemicznie z nim w fazie ciekłej do postaci ciekłego lub stałego produktu. Znanych jest wiele sposobów praktycznej realizacji tego rodzaju oczyszczania gazów z kwaśnych zanieczyszczeń gazowych. Są one przedstawione między innymi w patentach polskich nr 97 473, 87 503. Praktyczna realizacja odsiarczania za pomocą sorbentów wapniowych stanowiących zawiesiny wodne węglanu lub wodorotlenku wapnia stwarza wiele kłopotów eksploatacyjnych wynikających z tendencji do krystalizacji i blokowania powierzchni aparatury procesowej przez produkty odsiarczania, które stanowią siarczyn i siarczan wapnia. Konieczność wyeliminowania tych

163 193 niekorzystnych zjawisk jest powodem stosowania wielu różnego rodzaju zabiegów fizykochemicznych, procesowych jak i specyficznych rozwiązań konstrukcyjno-aparaturowych w instalacji do prowadzenia oczyszczania gazu. W odniesieniu do spalin odlotowych, które z reguły są gorące, schładzanie ich i wstępne odpylanie a także usuwanie chlorków prowadzone jest w oddzielnych aparatach poprzedzających zasadniczy reaktor - skruber odsiarczający. Takie rozwiązanie jest konieczne jeżeli dąży się do wytworzenia produktu odsiarczania jako produktu handlowego. Jest ono jednak bardzo kosztowne i nie może być brane pod uwagę przy oczyszczaniu spalin odlotowych z kotłowni o niewielkiej mocy cieplnej rzędu o 10 MW.

Sposób według wynalazku polega na tym, że strumień gazów odlotowych wstępnie schładza się i nawilża do temperatury punktu rosy pary wodnej, korzystnie czystą wodą, którą doprowadza się w postaci natrysku tworząc ciągłe strugi spływające, a następnie wprowadza się ciekłe substancje alkaliczne do odsiarczania strumienia gazów odlotowych w postaci natrysku, tworząc ciągłe strugi spływające. Ponadto wprowadza się natrysk ciekłej substancji alkalicznej dla utrzymania ciągłości przepływu ciągłych strug spływających, zaś uzyskaną mieszaninę trójfazową, składającą się z gazu, cieczy i ciała stałego separuje się według różnicy gęstości i wydziela się zawiesinę, zaś ostateczne wydzielenie stałych produktów oczyszczania prowadzi się na drodze filtracji.

Urządzenie według wynalazku wyróżnia się tym, że skruber posiada nasadkę z materiału odpornego na erozję i korozję, osadzoną współśrodkowo w części kielichowej, stanowiącej wlot strumienia gazu odlotowego. Nasadka zaopatrzona jest w pierwszy króciec dopływowy cieczy, korzystnie czystej wody oraz w drugi króciec dopływowy substancji alkalicznej do odsiarczania strumienia gazów odlotowych, zaś w części kielichowej skrubera utworzone są otwory przelewowe cieczy i substancji alkalicznej oraz osadzony jest trzeci króciec dopływowy cieczy i czwarty króciec dopływowy substancji alkalicznej. Ponadto w pobliżu połowy wysokości kolumny skrubera jest zamocowany piąty króciec dopływowy cieczy alkalicznej.

Korzystne jest, jeśli skruber ma wylot osadzony stycznie do cylindrycznej powierzchni separatora, którego przekrój poprzeczny jest co najmniej trzykrotnie większy od przekroju poprzecznego kolumny skrubera. Przy oczyszczaniu gazów odlotowych z klasycznych kotłów rusztowych opalanych węglem kamiennym, sposób zapewnia skuteczne odpylenie spalin oraz jego odsiarczenie.

Wstępne schłodzenie strumienia gazów odlotowych powoduje zwilżenie zanieczyszczeń stałych, a więc schłodzenie i nasycenie parą wodną gazów. Umożliwia to powstanie procesu odsiarczenia w sposób najbardziej efektywny, bowiem wiązanie dwutlenku siarki przebiega korzystnie w obecności cieczy w postaci mikro lub większych rozmiarów kropel lub ciągłych strug. Natomiast proces taki niekorzystnie przebiega gdy substancje reagujące znajdują się w fazie gazowej. Utrzymywanie ciągłości przepływu ciągłych strug spływających zapewnia ciągłość procesu i jednocześnie uzyskuje się wysoki stopień neutralizacji zanieczyszczeń kwaśnych przez utrzymywanie odpowiedniej gęstości i lepkości spływającej po ścianie zawiesin, a więc otrzymuje się w sposób ciągły wysokie parametry procesu odsiarczania.

Przykład stosowania sposobu jest bliżej objaśniony w oparciu o rysunek, przedstawiający przykładowe wykonanie urządzenia do odpylania i odsiarczania gazów odlotowych.

Sposób odpylania i odsiarczania gazów odlotowych polega na tym, że spaliny odlotowe z klasycznych kotłów rusztowych doprowadza się przez wlot 1 do skrubera 2 poprzez nasadkę 3, po uprzednim wstępnym odpyleniu i schłodzeniu. Nasadka 3 stanowi granicę przestrzeni suchej i mokrej, jak i zmian temperatury gazu, jeśli wcześniej gaz nie był chłodzony. Wykonana jest z materiału odpornego na korozję i erozję. W strefie nasadki 3 prowadzi się intensywne zraszanie współprądowe strumienia gazu wodą czystą poprzez natrysk wprowadzonej wody króćcem dopływowym 4’ połączonym z przewodem 4, która jest również poprzez króciec dopływowy 4” doprowadzana do części kielichowej 6 skrubera 2 oraz substancję alkaliczną podawaną poprzez króciec dopływowy 5’ do nasadki 3 i króciec dopływowy 5” do części kielichowej 6. Substancję alkaliczną stanowi zawiesina mleka wapiennego podawana przewodem 5 z pompy cyrkulacyjnej 7. Po zmieszaniu wody z zawiesiną mleka wapiennego w części kielichowej 6, poprzez otwory przelewowe 6’ mieszaninę tę przelewa się powodując ściekanie po ściance kolumny skrubera 2 i ciągłe jej zmywanie, co zapobiega zarastaniu ścian produktami odsiarczania. Współprądowe zraszanie wymusza przyspieszony ruch strumienia oczyszczanego gazu, jak

163 193 i ruch warstwy mieszaniny spływającej po ścianie kolumny skrubera 2. Dla odnowienia tego ruchu zraszanie się powtarza przez podanie substancji alkalicznej przewodem 5”’ w połowie wysokości skrubera 2. Wytworzona tak mieszanina gaz-zawiesina przepływając w dalszym ciągu współprądowo w dół kolumny skrubera 2 kierowana jest do separatora 8, stanowiącego separator odśrodkowy, wpływając do niego stycznie do powierzchni separatora 8. Powoduje to rozdział gazu od mieszaniny wody z zawiesiną jak i zagęszczenie zawiesiny. Zagęszczona zawiesina gromadzi się w dolnej części stożkowej separatora 8, skąd pobierana jest pompą szlamową 9, a następnie kierowana do filtru 10, stanowiącego hydro (multi) cyklon umieszczony poza separatorem 8.

Wydzielone, wilgotne ciało stałe odprowadzane poprzez wylot 11, stanowi produkt odsiarczania i odpylania gazu. Ciecz klarowną zwraca się przewodem 12 do górnej części poziomu mieszaniny w separatorze 8. Świeżą zawiesinę mleka wapiennego przewodem 13 podaje się z wytwornicy 14, którą sporządza się z wody miękkiej doprowadzonej przewodem 15 i sproszkowanego wapna hydratyzowanego podawanego przez wlot 16. Zużycie wapna jak i stężenie mleka wapiennego wynika z zawartości dwutlenku siarki w gazach kierowanych do oczyszczania i wymaganego stopnia odsiarczania. Ogólny strumień wody zużywany w procesie oczyszczania związany jest z chłodzeniem i nawilżaniem oczyszczanego gazu, a także z wydzielaniem wilgotnych produktów oczyszczania.

Przy oczyszczaniu spalin odlotowych z klasycznych kotłów rusztowych opalanych węglem kamiennym, przy gęstości zraszania sumarycznej wodą i zawiesiną w zakresie 1 do 10 dcnr/rn ^J gazu, gdy strumień zużywanego wapna nie przekracza wiekości stechiometrycznej w stosunku do dwutlenku siarki, sposób zapewnia odpylenie spalin do poziomu powyżej 98% i odsiarczanie w zakresie 60 do 90%. Spaliny ulegają przy tym chłodzeniu do temperatury 45 do 50°C. Mycie oczyszczonych spalin opuszczających separator 8 nie jest konieczne, gdyż jego konstrukcja i wymiary nie sprzyjają generowaniu i unoszeniu kropel cieczy. W niesprzyjających warunkach, gdy istnieje możliwość przechłodzenia cieczy w zbiorniku dolnym separatora 8 i krystalizacji produktów odsiarczania, ciecz może być podgrzewana do temperatury wyższej od temperatury gazu odlotowego. Gdy istnieje konieczność podgrzewania oczyszczonych spalin wydalanych przez wylot 17 separatora 8, wykorzystuje się ciepło fizyczne spalin odlotowych z kotła zwykle po ich odpyleniu w filtrze 10. Spaliny te podgrzewają oczyszczane gazy w wymienniku płaszczowo-rurowym lub świeże powietrze zasysane z zewnątrz poprzez przestrzeń międzyrurową wymiennika podgrzewa się i miesza w kanale odlotowym oczyszczanych spalin kierowanych do wentylatora ciągu.

Urządzenie pokazane na rysunku, wyposażone jest we wlot 1 skrubera 2 wyposażonego w nasadkę 3 z materiału odpornego na erozję i korozję. Nasadka posiada króciec dopływowy 4’ cieczy połączony z przewodem 4 i króciec dopływowy 5’ substancji do odsiarczania strumienia gazów, połączony z przewodem 5 i osadzona jest współśrodkowo w części kielichowej 6, w której utworzone są otwory przelewowe 6’ cieczy i substancji alkalicznej oraz osadzony jest króciec dopływowy 4’ ’ cieczy i króciec dopływowy 5” substancji alkalicznej. W pobliżu połowy wysokości kolumny skrubera 2 jest zamocowany króciec dopływowy 5” cieczy alkalicznej podawanej przewodem 5 za pomocą pompy cyrkulacyjnej 7. Skruber 2 jest połączony separatorem 8 tak, że wylot kolumny skrubera 2 jest osadzony stycznie do cylindrycznej powierzchni separatora 8, którego przekrój poprzeczny jest trzykrotnie większy od przekroju poprzecznego kolumny skrubera 8. Zagęszczona zawiesina z separatora 8 jest pobierana pompą szlamową 9 i kierowana do filtru 10, stanowiącego hydro (multi) cyklon umieszczony poza separatorem 8. Wydzielane ciepło stałe doprowadzane jest poprzez wylot 11, zaś ciecz klarowna jest zwracana przewodem 12 do separatora 8. Świeżą zawiesinę mleka wapiennego podaje się z wytwornicy 14, do której przewodem 15 doprowadzana jest woda, zaś przez wlot 16 podawane jest sproszkowane wapno hydratyzowane. Separator 8 zaopatrzony jest w wylot 17 oczyszczonych spalin, umieszczony w górnej części.

163 193

163 193

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 ⁰⁰⁰ zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób usuwania dwutlenku siarki i innych zanieczyszczeń ze strumienia gazów odlotowych, w którym prowadzi się przepływ oczyszczanego gazu i środka w postaci cieczy lub zawiesiny alkalicznej współśrodkowo i współprądowo, znamienny tym, że strumień gazów odlotowych wstępnie schładza się i nawilża do temperatury punktu rosy pary wodnej, korzystnie czystą wodą, którą doprowadza się w postaci natrysku tworzącego ciągłe strugi spływające, a następnie wprowadza się ciekłe substancje alkaliczne do odsiarczania strumienia gazów odlotowych w postaci natrysku, tworząc ciągłe strugi spływające, ponadto wprowadza się natrysk ciekłej substancji alkalicznej dla utrzymania ciągłości przepływu ciągłych strug spływających, zaś uzyskaną mieszaninę trójfazową składającą się z gazu, cieczy i ciała stałego separuje się według różnicy gęstości i wydziela się zawiesinę, zaś ostateczne wydzielenie stałych produktów oczyszczania prowadzi się na drodze filtracji.
2. 2. Urządzenie do usuwania dwutlenku siarki i innych zanieczyszczeń ze strumienia gazów odlotowych, stanowiące skruber w postaci kolumny, połączone z separatorem, znamienne tym, że skruber (2) posiada nasadkę (3) z materiału odpornego na erozję i korozję, osadzoną współśrodkowo w części kielichowej (6), stanowiącą wlot (1) strumienia gazu odlotowego oraz zaopatrzoną w pierwszy króciec dopływowy (4') cieczy, korzystnie czystej wody oraz w drugi króciec dopływowy (5') substancji alkalicznej do odsiarczania strumienia gazów odlotowych, zaś w części kielichowej (6) skrubera (2) utworzone są otwory przelewowe (6') cieczy i substancji alkalicznej oraz osadzony jest trzeci króciec dopływowy (4”) cieczy, korzystnie czystej wody i czwarty króciec dopływowy (5”) substancji alkalicznej, ponadto w pobliżu połowy wysokości kolumny skrubera (2) jest zamieszczony piąty króciec dopływowy (5'”) cieczy alkalicznej.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że skruber (2) ma wylot osadzony stycznie do cylindrycznej powierzchni separatora (8), którego przekrój poprzeczny jest co najmniej trzykrotnie większy od przekroju poprzecznego kolumny skrubera (2).