PL167229B1

PL167229B1 - A method of cleaning flue gases from sulfur dioxide, nitrogen oxides and smoke dust

Info

Publication number: PL167229B1
Application number: PL91289009A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Czaplewski; Jacek Chudy; Karol Jung; Roman Roszak; Jerzy Zawadzki; Zygmunt Jaczkowski
Original assignee: Jacek Chudy; Jerzy Czaplewski; Zygmunt Jaczkowski; Karol Jung; Roman Roszak; Jerzy Zawadzki
Priority date: 1991-02-07
Filing date: 1991-02-07
Publication date: 1995-08-31
Also published as: PL289009A1

Abstract

Sposób oczyszczania gazów odlotowych z dwutlenku siarki, tlenków azotu i pyłów dymnicowych emitowanych przy spalaniu węgla w kotłach wyposażonych w odżużlacze do gaszenie i transportu żużla, znamienny tym, że zanieczyszczenia zawarte w gazach odlotowych absorbuje się i wypłukuje się wodną zawiesiną powstałą z gaszenia żużla w odżużlaczu o współczynniku kwasowości od pH 4 do pH 5, przy czym zawiesinę tę zawraca się z powrotem do odżużlacza.A method of purifying waste gases from sulfur dioxide, nitrogen oxides and smoke dust emitted during coal combustion in boilers equipped with slag removers for quenching and transporting slag, characterized in that the pollutants contained in the waste gases are absorbed and washed out with an aqueous suspension resulting from slag quenching in a slag remover with an acidity coefficient of pH 4 to pH 5, wherein the suspension is recycled back to the slag remover.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania gazów odlotowych z dwutlenku siarki, tlenków azotu i pyłów dymnicowych znajdujący zastosowanie zwłaszcza do oczyszczania spalin powstających przy spalaniu paliw stałych w kotłach rusztowych wyposażonych odżużlacze, w których żużel gaszony jest w zawiesinie wodnej wypełniającej wannę odżużlacza.The subject of the invention is a method of purifying flue gases from sulfur dioxide, nitrogen oxides and smoke dust, which is used in particular for the treatment of flue gases generated during the combustion of solid fuels in grate boilers equipped with slag removers, in which the slag is extinguished in the water suspension filling the deslagger tank.

Z opisu do świadectwa autorskiego ZSRR nr 738645 znany jest sposób oczyszczania gazów odlotowych z SO2 alkalicznymi wodami ściekowymi pochodzącymi z transportu hyd^^^_u^l^<^:^^iego żużla w elektrowniach cieplnych. Współczynnik kwasowości tych wód zawiera się w przedziale od pH 10 do pH 11,6.The description of the USSR copyright certificate No. 738645 describes the method of purifying SO2 flue gases with alkaline wastewater from the transport of hyd ^^ ^_ u ^ l ^ <^: ^^ of the slag in thermal power plants. The acidity ratio of these waters ranges from pH 10 to pH 11.6.

Niedogodnością przedstawionego sposobu jest wysoka wartość współczynnika kwasowości czynnika zastosowanego do odsiarczania gazów odlotowych oraz brak możliwości zastosowania metody w obiektach z mechanicznym transportem żużla.The disadvantage of the presented method is the high value of the acidity coefficient of the agent used for flue gas desulfurization and the inability to apply the method in facilities with mechanical transport of slag.

Innym, znanym sposobem oczyszczania spalin odlotowych jest metoda,w której do oczyszczania spalin wykorzystuje się roztwór alkaliczny uzyskany w wyniku ługowania odpadów paleniskowych.Another known exhaust gas treatment method is a method that uses an alkaline solution obtained by leaching furnace waste to clean the exhaust gas.

Z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr P-278217 znanyjest sposób oczyszczania gazów odlotowych z dwutlenku siarki, tlenków azotu i popiołów lotnych polegający na tym, że gazy odlotowe z kotłowni po schłodzeniu w wymienniku ciepła kieruje się do skrubera natryskowego, w którym na skutek kontaktu z rozpylonym roztworem alkalicznym następuje odpylenie spalin, absorpcja dwutlenku siarki i tlenków azotu. Rozpylony w skruberze roztwór alkaliczny po przejęciu zanieczyszczeń ze spalin, odprowadza się na zewnątrz skrubera i przepuszcza przez warstwę filtracyjną utworzoną z odpadów paleniskowych, popiołów lotnych i piasku. Czynna warstwa filtracyjna na przepuszczalnym podłożu piaskowym jest formowana z odpadów paleniskowych dostarczanych na mokre składowisko żużla. Otrzymany w ten sposób roztwór alkaliczny, zawierający reagenty uzyskane w drodze wyługowania składników alkalicznych z odpadów paleniskowych i popiołów lotnych o współczynniku kwasowości powyżej pH 9, zasila skruber natryskowy.Stałą, wysoką skuteczność odpylania i odsiarczania spalin rzędu 90 do 95% oraz redukcję tlenków azotu rzędu 25 do 30% uzyskuje się przy jednorazowym kontakcie zanieczyszczonych spalin z roztworem alkalicznym o kwasowości powyżej pH 9. Współczynnik kwasowości roztworu alkalicznego, po jednorazowym kontakcie z oczyszczanymi gazami spalinowymi jest zawsze większy od pH 9.The Polish patent application no. P-278217 describes a method of purifying flue gases from sulfur dioxide, nitrogen oxides and fly ash, whereby the flue gases from the boiler house are directed to a spray scrubber after being cooled in a heat exchanger, where with an alkaline solution, exhaust gas is dedusted, sulfur dioxide and nitrogen oxides are absorbed. The alkaline solution sprayed in the scrubber after taking the pollutants from the flue gas, is discharged outside the scrubber and passed through a filter layer made of furnace waste, fly ash and sand. The active filter layer on the permeable sand bed is formed from furnace waste delivered to a wet slag landfill. The alkaline solution obtained in this way, containing reagents obtained by leaching alkaline components from furnace waste and fly ash with an acidity index above pH 9, feeds the spray scrubber. Constant, high efficiency of dedusting and desulfurization of exhaust gases of 90 to 95% and reduction of nitrogen oxides in the range of 25 to 30% is obtained after a single contact of the polluted flue gas with an alkaline solution with an acidity above pH 9. The acidity factor of the alkaline solution after a single contact with the cleaned flue gas is always greater than pH 9.

167 229167 229

Niedogodnością przedstawionego sposobu jest konieczność utrzymania współczynnika kwasowości roztworu alkaliccziego powyżej pH 9 oraz filtracji roztworu. Wymaga to częstej i uciążliwej wymiany złoża filtracyjnego. Ponadto przedstawiony sposób nie określa związków ilościowych między zużyciem odpadów paleniskowych na jednostkę oczyszczanych gazów odlotowych. Stosowany do spalania węgiel zawiera duże ilości substancji mineralnych, które poddane działaniu wysokiej temperatury w procesie spalania, ulegają częściowemu stopieniu na powierzchni ziaren odpadów paleniskowych (popiołów lotnych i żużla). Stopione w procesie spalania, a następnie zestalone w trakcie schłodzenia powierzchnie ziaren odpadów paleniskowych w znacznym stopniu ograniczają możliwość ich ługowania i powodują wzrost zapotrzebowania odpadów paleniskowych do alkalizacji roztworów wodnych. W przypadku uzyskiwania niewystarczającej ilości odpadów paleniskowych z których formowana jest czynna warstwa filtracyjna, nie jest możliwe utrzymanie współczynnika kwasowości roztworu alkalicznego na poziomie większym od pH 9.The disadvantage of the presented method is the necessity to maintain the acidity ratio of the alkaline solution above pH 9 and to filter the solution. This requires frequent and cumbersome replacement of the filter bed. Moreover, the presented method does not define quantitative relationships between the consumption of combustion waste per unit of treated waste gases. The coal used for combustion contains large amounts of mineral substances which, when exposed to high temperature in the combustion process, partially melt on the surface of the combustion waste grains (fly ash and slag). The surfaces of the combustion waste grains, melted in the combustion process, and then solidified during cooling, significantly reduce the possibility of their leaching and increase the need of combustion waste to alkalize water solutions. In case of obtaining an insufficient amount of combustion waste from which the active filter layer is formed, it is not possible to maintain the acidity ratio of the alkaline solution at a level higher than pH 9.

Opisane niedogodności mogą zostać wyeliminowane przez wykorzystanie do oczyszczania gazów odlotowych zawiesiny wodnej z odżużlaczym stanowiącej do tej pory czynnik technologiczny, którego zadaniem było przygotowanie usuwanego z kotła żużla do transportu mechanicznego, przez jego schłodzenie i rozdrobnienie, a także zapewnienie szczelności przestrzeniom paleniskowym kotłów.The described disadvantages can be eliminated by the use of a water suspension with a slag remover for the treatment of waste gases, which until now was a technological factor whose task was to prepare the slag removed from the boiler for mechanical transport, by cooling it and grinding it, as well as ensuring tightness of the boiler furnace spaces.

Istota wynalazku polega na oczyszczaniu spalin z dwutlenku siarki, tlenków azotu i popiołu lotnego przez ich absorpcję i wypłukiwanie ze spalin zawiesiną wodną o współczynniku kwasowości od pH 4 do pH 5, powstałą z gaszenia żużla w odżużlaczu, cyrkulującym między wanną odżużlacza a znanym urządzeniem płuczącym. Współczynnik kwasowości zawiesiny wodnej koryguje się, w przypadku jego obniżenia poniżej pH 4, przez dozowanie do węgla substancji alkalicznych przed procesem spalania.The essence of the invention consists in purifying flue gases from sulfur dioxide, nitrogen oxides and fly ash by absorption and washing them out of the flue gas with a water suspension with an acidity coefficient from pH 4 to pH 5, resulting from slag quenching in a slag, circulating between the slag remover basin and a known washing device. In case of its reduction below pH 4, the acidity factor of the aqueous suspension is corrected by dosing the coal with alkaline substances before the combustion process.

W przedstawionej metodzie zawiesina wodna z odżużlacza uzyskuje dodatkową funkcję czynnika absorbującego i wypłukującego zanieczyszczenia z gazów odlotowych.In the presented method, the water suspension from the slag remover obtains an additional function of an absorbing agent and washing out pollutants from the waste gases.

Wypłukane ze spalin, dwutlenek siarki i tlenki azotu wiążą się w drodze reakcji chemicznych ze związkami zawartymi w żużlu, a ich nierozpuszczalne w wodzie produkty oraz wypłukany ze spalin pył są usuwane poza obręb odżużlacza w trakcie transportu żużla. Ponieważ transport żużla w odżużlaczu w czasie pracy kotła odbywa się w sposób ciągły, zawracana do wanny odżużlacza zawiesina wodna napotyka kolejne partie usuwanego z kotła żużla wraz z zawartymi w nim związkami alkalicznymi. Dzięki temu wiązanie dwutlenku siarki, tlenków azotu i usuwanie pyłu z cyrkulującej zawiesiny wodnej odbywa się w sposób ciągły, przy zachowaniu ustalonego stanu równowagi.The sulfur dioxide and nitrogen oxides washed from the flue gas are bound by chemical reactions with the compounds contained in the slag, and their water-insoluble products and the flue-washed dust are removed outside the slag remover during slag transport. As the slag is transported in the slag trap during boiler operation, the water suspension returned to the slag trap tank encounters subsequent batches of the slag removed from the boiler together with the alkali compounds contained in it. Thanks to this, the binding of sulfur dioxide, nitrogen oxides and the removal of dust from the circulating water suspension takes place in a continuous manner, while maintaining a steady state of equilibrium.

Przyłdadem technologicznym zastosowania opisanej wyżej metody oczyszczania gazów odlotowych jest instalacja oczyszczania spalin z kotła ERM-3,3, zaprojektowana i wybudowana w oparciu o opisaną metodę. Schemat ideowy tej instalacji przedstawia rysunek.A technological example of the application of the above-described method of flue gas cleaning is the installation of flue gas cleaning from the ERM-3.3 boiler, designed and built according to the described method. The schematic diagram of this installation is shown in the figure.

Spaliny z kotła 12 opalanego miałem węglowym, po oczyszczeniu wstępnym z pyłów dymnicowych w baterii multicyklonów 13 i sprężeniu w wentylatorze ciągu 14, kanałem dolotowym 7 zostają wprowadzone do wymiennika 9, gdzie ulegają schłodzeniu do temperatury ok. 403-413°K. Z wymiennika 9 spaliny wprowadzane są do dolnej części kolumny płuczącej 1, gdzie kierowane są do płuczki znajdującej się w kolumnie płuczącej. Spływająca po powierzchniach płuczki zawiesina wodna z odżużlacza 3 wypłukuje i absorbuje z omywających ją w przeciwprądzie spalin dwutlenek siarki, tlenki azotu i pył. Oczyszczone spaliny w płuczce, przepływają przez wymiennik 10, gdzie ulegają podgrzaniu do temperatury ok. 433°K, a następnie przez kanał wylotowy 11 są wydalane do atmosfery. Zawiesina wodna z płuczki z rozpuszczonymi w niej zanieczyszczeniami spływa grawitacyjnie ze zbiornika 2 do wanny odżużlacza 3, gdzie następuje wiązanie rozpuszczonych w niej związków z alkaliami zawartymi w żużlu oraz osadzanie na jego powierzchni pyłu.The flue gas from the fine coal-fired boiler 12, after preliminary cleaning of smoke dust in the multi-cyclone battery 13 and compression in the draft fan 14, is fed through the inlet channel 7 to the exchanger 9, where it is cooled to a temperature of approx. 403-413 ° K. From the exchanger 9, the flue gases are led to the lower part of the scrubbing column 1, where it is directed to the scrubber located in the scrubbing column. The water suspension flowing over the scrubber surfaces from the slag remover 3 rinses and absorbs sulfur dioxide, nitrogen oxides and dust from the flue gas which is washed in counterflow. The cleaned flue gas in the scrubber flows through the exchanger 10, where it is heated to a temperature of about 433 ° K, and then through the exhaust channel 11 it is released to the atmosphere. The water suspension from the scrubber with the contaminants dissolved in it flows by gravity from the tank 2 to the slag remover 3 tub, where the compounds dissolved in it are bound with the alkali contained in the slag and the dust is deposited on its surface.

Z odżużlacza 3 przez osadnik 4 zawiesina wodna o współczynniku kwasowości od pH 4 do pH 5 jest pompowana pompą 5 do płuczki, gdzie ulega równomiernemuFrom the slag remover 3 through the settling tank 4, the aqueous suspension with the acidity coefficient from pH 4 to pH 5 is pumped by pump 5 to the washer, where it is uniformly

16*7229 rozprowadzeniu w całym jej przekroju. W czasie badań skuteczności działania przedstawionej instalacji, węgiel był wzbogacony w alkalia w ilości 5 kg wapna gaszonego na 1 Mg przygotowanego do spalania węgla.16 * 7229 distribution throughout its cross-section. During the research on the effectiveness of the presented installation, the coal was enriched with alkali in the amount of 5 kg of slaked lime per 1 Mg of coal prepared for combustion.

Współczynnik kwasowości zawiesiny wodnej przed pompą 9 utrzymywany był na poziomie od pH 4 do pH 5. Przepływ zawiesiny wodnej przez instalację wynosił 11,67*10-³ m3/s. Kocioł typu ERM-3,3 w czasie pomiarów produkował parę wodną w ilości 833 kg/ks, spalając przy tym miał węglowy w ilości 208 kg/ks.The coefficient of acidity of the aqueous suspension before the pump 9 was maintained at from pH 4 to pH 5. The flow of the aqueous suspension by the system was 11.67 * 10- ³ m 3 / s. The ERM-3.3 boiler produced steam in the amount of 833 kg / ks during the measurements, while burning the coal dust in the amount of 208 kg / ks.

Wykonane pomiary emisji zanieczyszczeń w spalinach przed i za instalacją dały następujące wyniki:The measurements of pollutant emissions in the exhaust gases before and after the installation gave the following results:

Rodzaj emisji Type of issue Przed instalacją Before installation Za instalacją Behind the installation Emisja pyłu Dust emission 0,806 g/s 0.806 g / s 0,026 g/s 0.026 g / s Emisja CO CO emissions 0,201 g/s 0.201 g / s 0,169 g/s 0.169 g / s Emisja SO2 SO2 emission 0,846 g/s 0.846 g / s 0,000 g/s 0.000 g / s Emisja NOx NOx emissions 0,153 g/s 0.153 g / s 0,109 g/s 0.109 g / s

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,100 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price: PLN 1,100.

Claims

Patent claims

1. Method of purifying flue gases from sulfur dioxide, nitrogen oxides and smoke dust emitted during coal combustion in boilers equipped with slag removers for slag quenching and transport, characterized in that the pollutants contained in the flue gases are absorbed and washed with an aqueous suspension resulting from slag quenching in a slag remover with an acidity ratio of pH 4 to pH 5, the suspension being recycled back to the slag remover.

2. The method according to p. The method of claim 1, wherein the acidity ratio of the aqueous suspension is corrected by dosing alkali to the coal prior to the combustion process.