PL165774B1 - Sposób usuwania gazowych tlenków siarki z gazów spalinowych z pieca - Google Patents

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

W wysokiej temperaturze panującej w kotle zachodzą następujące główne reakcje:

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

165 774

CaSO?+ 1/2 O₂ -> CaSOą lub CaO + SO2 + 1/2 O2 -> CaSO4 oraz CaO + SO3 CaSCO

W wyniku tych reakcji uzyskuje się przeciętnie tylko około 30% związanie SO2 oraz praktycznie całkowite związanie 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.

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.

W temperaturach niższych od 100°C dominującą rolę odgrywają następujące reakcje:

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

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%.

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%.

165 774

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz Cena 1,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób usuwania gazowych tlenków siarki z gazów spalinowych z pieca opalanego zasiarczonym paliwem, 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.