PL165774B1

PL165774B1 - Method for removing gaseous sulfur oxides from furnace flue gases

Info

Publication number: PL165774B1
Application number: PL29248691A
Authority: PL
Inventors: Eugeniusz Pieszka
Original assignee: Zaklad Badawczo P Energochem
Priority date: 1991-11-20
Filing date: 1991-11-20
Publication date: 1995-02-28
Also published as: PL292486A1

Abstract

Sposób usuwania gazowych tlenków siarki z gazów spalinowych z pieca opalanego zasiarczonympaliwem, w którym to sposobie do pieca wprowadza się substancję zawierającą węglan i/lub wodorotlenek wapnia po czym w procesie suchego odpylania oddziela się od gazów spalinowych stały produkt reakcji, znamienny tym, że gazy spalinowe przed skierowaniem ich do procesu suchego odpylania'schładza się przeponowo do temperatury niższej niż 100°C i przetrzymuje w tej temperaturze przez czas dłuższy niż 7 s.A method for removing gaseous sulfur oxides from exhaust gases from a furnace fired with sulfur-rich fuel, in which a substance containing calcium carbonate and/or hydroxide is introduced into the furnace and then a solid reaction product is separated from the exhaust gases in a dry dust removal process, characterized in that the exhaust gases are cooled down by means of a membrane to a temperature lower than 100°C and kept at this temperature for a time longer than 7 s before being directed to the dry dust removal process.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania gazowych tlenków siarki z gazów spalinowych z pieca drogą reakcji ze związkami wapnia i oddzielania stałego produktu reakcji od gazów spalinowych.The present invention relates to a method of removing gaseous sulfur oxides from a furnace flue gas by reacting with calcium compounds and separating the solid reaction product from the flue gas.

Z polskiego opisu patentowego 125 521 znany jest sposób usuwania gazowych tlenków siarki z gazów spalinowych z urządzeń kotłowych opalanych zasiarczonym węglem brunatnym polegający na tym, że do paleniska kotła wprowadza się uprzednio zmielony i wysuszony węgiel w mieszaninie z rozdrobnionym tlenkiem wapnia.A method of removing gaseous sulfur oxides from flue gases from sulfurized brown coal-fired boiler devices is known from the Polish patent specification 125,521, consisting in introducing previously ground and dried coal in a mixture with comminuted calcium oxide into the furnace of the boiler.

Wadą tego sposobu jest konieczność wprowadzania do węgla tlenku wapniajako sorbentu tlenków siarki. Sorbent taki nie występuje w stanie naturalnym w przyrodzie i wymagane jest jego wytwarzanie np. z węglanu wapnia przez wypalanie w piecu wapienniczym. Powoduje to, że sorbent ten jest znacznie droższy od węglanu wapnia, występującego w stanie naturalnym w przyrodzie.The disadvantage of this method is the need to introduce calcium monoxide as a sorbent for sulfur oxides into the carbon. Such a sorbent does not occur naturally in nature and is required to be produced, for example, from calcium carbonate by firing in a lime kiln. As a result, this sorbent is much more expensive than calcium carbonate, which occurs naturally in nature.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu lepszego wykorzystania takich sorbentów tlenków siarki, które występują w naturalnym składzie paliwa. Sorbentami tymi są: węglan wapnia oraz wodorotlenek wapnia.The object of the invention is to provide a method for better utilization of such sulfur oxide sorbents which are present in the natural composition of the fuel. These sorbents are: calcium carbonate and calcium hydroxide.

Niektóre zasiarczane węgle brunatne zawierają w swoim naturalnym składzie wystarczające ilości sorbentów w postaci węglanów i/lub wodorotlenków wapnia, a mimo to spaliny z kotłów opalanych tym paliwem nie są w dostatecznym stopniu odsiarczone.Some sulphated brown coals contain in their natural composition sufficient amounts of sorbents in the form of calcium carbonates and / or hydroxides, yet the flue gases from boilers fired with this fuel are not sufficiently desulphurised.

Przykładem na to może być węgiel brunatny spalany w kotłach pyłowych w Elektrowni Konin. Zawiera on tak duże ilości węglanu i/lub wodorotlenku wapnia, że w popiele pochodzącym ze spalania tego węgla w kotle stwierdza się obecność aż 25% tlenku wapnia powstałego w wyniku oddziaływania wysokiej temperatury panującej w kotle na zawarty w węglu węglan i/lub wodorotlenek wapnia. Węgiel ten zawiera 0,68% siarki, 6,5% popiołu oraz 52,6% wody. Spaliny pochodzące ze spalania w/w węgla są odsiarczone jedynie o około 25% w wyniku samoistnego, suchego odsiarczania w kotle. Jest to wartość kilkakrotnie niższa od wartości jakiej można byłoby oczekiwać gdyby skuteczność ta była wprost proporcjonalna do stosunku stechiometrycznego Ca : S, zawartych w węglu.An example of this can be lignite burnt in pulverized coal boilers at the Konin Power Plant. It contains such large amounts of carbonate and / or calcium hydroxide that in the ash from the combustion of this coal in the boiler, the presence of as much as 25% of calcium oxide formed as a result of the high temperature in the boiler on the carbonate and / or calcium hydroxide contained in the coal is found. This coal contains 0.68% sulfur, 6.5% ash and 52.6% water. The flue gas resulting from the combustion of the above-mentioned coal is desulphurized only by about 25% as a result of spontaneous, dry desulphurization in the boiler. This value is several times lower than the value that would be expected if the effectiveness were directly proportional to the stoichiometric Ca: S ratio contained in the carbon.

Istotą wynalazku jest zwiększenie skuteczności odsiarczania spalin przez uzupełnienie suchego procesu odsiarczania spalin w wysokiej temperaturze w kotle o dodatkowy proces półsuchego odsiarczania spalin w niskiej temperaturze panującej w reaktorze usytuowanym na drodze spalin z pieca do suchego odpylacza.The essence of the invention is to increase the efficiency of flue gas desulphurization by supplementing the dry flue gas desulphurization process at high temperature in the boiler with an additional semi-dry flue gas desulphurization process at low temperature prevailing in the reactor located on the flue gas path from the furnace to the dry dust collector.

W wysokiej temperaturze panującej w kotle zachodzą następujące główne reakcje:The following main reactions take place at high boiler temperatures:

CaCO3 —> CaO + CO2 Ca(OH)2 —CaO + H2O CaO + SO2 —> CaSO3CaCO3 -> CaO + CO2 Ca (OH) 2 —CaO + H2O CaO + SO2 -> CaSO3

165 774165 774

CaSO?+ 1/2 O₂ -> CaSOą lub CaO + SO2 + 1/2 O2 -> CaSO4 oraz CaO + SO3 CaSCOCaSO? + 1/2 O ₂ -> CaSOa or CaO + SO2 + 1/2 O2 -> CaSO4 and CaO + SO3 CaSCO

W wyniku tych reakcji uzyskuje się przeciętnie tylko około 30% związanie SO2 oraz praktycznie całkowite związanie SO3.These reactions result in an average of only about 30% binding of SO2 and virtually complete binding of SO3.

W związku z tym, że to właśnie SO3 odpowiedzialny jest za tworzenie się kwasu siarkowego kondensującego się na powierzchniach o niższej temperaturze, to jego brak umożliwia przeponowe obniżenie temperatury spalin do wartości niższych niż 100°C bez obawy o korozję siarkową w tak niskiej temperaturze. Przeponowe obniżenie temperatury spalin umożliwia efektywne wykorzystanie zawartego w nich ciepła.Due to the fact that it is SO3 that is responsible for the formation of sulfuric acid condensing on surfaces with a lower temperature, its absence allows the diaphragm temperature of the flue gas to be reduced to values lower than 100 ° C without fear of sulfur corrosion at such a low temperature. Diaphragm reduction of the exhaust gas temperature enables effective use of the heat contained in it.

Nieoczekiwanie okazało się i co było zaskakujące, że przeponowe obniżenie temperatury spalin do wartości niższych niż 100°C powoduje, że zawarty w tych spalinach tlenek wapnia reaguje z zawartą w spalinach wodą i tworzy wodorotlenek wapnia, który dobrze reaguje z tlenkami siarki w temperaturach bliskich temperaturze punktu rosy.It turned out unexpectedly and surprisingly, that the diaphragm reduction of the exhaust gas temperature to values lower than 100 ° C causes the calcium oxide contained in the exhaust gas to react with the water contained in the exhaust gas and to form calcium hydroxide, which reacts well with sulfur oxides at temperatures close to the temperature dew point.

W temperaturach niższych od 100°C dominującą rolę odgrywają następujące reakcje:At temperatures below 100 ° C, the following reactions play a dominant role:

CaO + H₂O -> Ca(OH)2 Cs(OH)2 + SO2 -> CaSO? + H₂OCaO + H ₂ O -> Ca (OH) 2 Cs (OH) 2 + SO2 -> CaSO? + H ₂ O

W przypadku wydłużenia czasu przebywania nieodpylonych spalin w tej temperaturze do około 10s w specjalnie poszerzonych i wydłużonych przewodach spalin zwanych dalej reaktorem, to uzyskuje się zwiększenie skuteczności odsiarczania o dodatkowe około 50%.If the residence time of dust-free flue gases at this temperature is extended to about 10 s in the specially widened and elongated flue gas conduits, hereinafter referred to as the reactor, the desulphurization efficiency is increased by an additional approximately 50%.

Przykład zastosowania: Kocioł pyłowy opalany węglem brunatnym zawierającym w swoim składzie znaczne ilości węglanu i/lub wodorotlenku wapnia oraz wody wyposaża się w dodatkowy wymiennik do przeponowego odbioru ciepła ze spalin oraz w reaktor usytuowany na drodze spalin z kotła do suchego odpylacza spalin. Temperatura spalin na wlocie do reaktora utrzymuje się na poziomie 95°C. Przetrzymywanie nieodpylonych spalin w tej temperaturze przez czas około 7s pozwala na uzyskanie sumarycznej skuteczności odsiarczania spalin w kotle i w reaktorze na poziomie 50%. Obniżenie temperatury spalin do około 75°C powoduje wzrost sumarycznej skuteczności odsiarczania do około 70%.Application example: A lignite-fired pulverized boiler containing significant amounts of carbonate and / or calcium hydroxide and water is equipped with an additional heat exchanger for diaphragm heat collection from the flue gas and a reactor located on the flue gas path from the boiler to the dry flue gas dust separator. The flue gas temperature at the inlet to the reactor is kept at 95 ° C. Keeping dust-free flue gases at this temperature for about 7 seconds allows to obtain a total efficiency of flue gas desulphurization in the boiler and in the reactor at the level of 50%. Lowering the flue gas temperature to about 75 ° C increases the total desulphurization efficiency to about 70%.

165 774165 774

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz Cena 1,00 złPublishing Department of the Polish Patent Office. Circulation 90 copies. Price PLN 1.00

Claims

Patent claim

A method of removing gaseous sulfur oxides from flue gases from a sulfur-fired fuel furnace, the method of which introduces a substance containing carbonate and / or calcium hydroxide into the furnace, and then, in the dry dedusting process, the solid reaction product is separated from the flue gases, characterized in that the gases Before directing them to the dry dedusting process, the combustion gases are cooled down to a temperature lower than 100 ° C and kept at this temperature for more than 7 s.