PL176163B1 - Sposób redukcji NOx, SOx, chloru i cząstek stałych zawieszonych w spalinach przy jednoczesnej niezawodnej pracy filtra elektrostatycznego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób redukcji NOx, SOx, chloru i cząstek stałych zawieszonych w spalinach przy jednoczesnej niezawodnej pracy filtra elektrostatycznego przeznaczony do stosowania dla redukcji szerokiej gamy zanieczyszczeń chemicznych i cząstek stałych wytworzonych podczas spalania paliw i odpadów organicznych w warunkach zachowania niezawodnej pracy filtrów elektrostatycznych.

176 163

Spalanie paliw zawierających węgiel przeprowadzane w kotłach zakładów użyteczności publicznej oraz w kotłach elektrowni powoduje emisję tlenków azotu (ΝΟχ), tlenków siarki (SO_X) oraz kwasu solnego (HC1) jak również cząstek stałych powszechnie zwanych popiołami lotnymi.

Jednym z efektywnych środków usuwania cząstek stałych z gazów spalinowych jest filtr elektrostatyczny. W filtrze elektrostatycznym gazy spalinowe przechodzą pomiędzy elektrodami, które generują wyładowanie koronowe. Powoduje to naładowanie elektryczne cząstek stałych.

Cząstki stałe, które zostaną naładowane elektrycznie wędrują do elektrody osadczej i osadzają się na niej. Po opuszczeniu filtra elektrostatycznego gazy spalinowe wolne od cząstek stałych mogą być emitowane do atmosfery.

Znanym faktem jest, że obecność SO3 w spalinach znacznie zwiększa sprawność odpylania elektrofiltrów. Z drugiej strony technologie redukcji SO_X komplikują redukcję ΝΟχ z powodu różnych temperatur optymalnej redukcji.

Ustalono, że jednym z czynników, który jest niezmiernie ważny dla pracy filtra elektrostatycznego, jest rezystywność elektryczna cząstek stałych zawartych w gazach spalinowych. Rezystywność cząstek stałych musi być wystarczająco duża, aby ułatwić osadzanie. Jednakże w wielu filtrach elektrostatycznych rezystywność cząstek stałych jest zbyt duża, rzędu do 10¹³ Ω/cm lub nawet większa. W tych warunkach sprawność osadzania cząstek stałych może ulec znacznemu zmniejszeniu. To zmniejszenie sprawności osadzania może poważnie zmniejszyć efektywność usuwania zanieczyszczeń zapewnioną filtrem elektrostatycznym. Normalnie pożądane rezystywności są zawarte w zakresie od Kr do 1O¹⁰ Ω/cm.

Stosuje się pewne środki dla zapewnienia cząstkom stałym zawartym w gazach spalinowych rezystywności elektrycznej w pożądanych zakresach. Środkami tymi są kwas siarkowy, trójtlenek siarki (SO3) oraz kwas fosforowy, przy czym najbardziej preferowany jest trójtlenek siarki i jest on najpowszechniej stosowany.

Innym środkiem często stosowanym do poprawy sprawności odpylania filtra elektrostatycznego jest amoniak, który również został uznany jako środek poprawiający wydajność odpylania.

Mankamentem amoniaku jest to, że jest on trujący i trudny w obchodzeniu się z nim. Ponadto konieczne jest utrzymywanie amoniaku pod wysokim ciśnieniem lub w rozcieńczonej postaci wodnej (NH4OH) a to zwiększa koszty. Stosowanie amoniaku może spowodować poważne problemy podczas składowania, obchodzenia się z nim oraz transportu, co może zniechęcić do jego stosowania jako czynnika poprawiającego wydajność filtra elektrostatycznego.

Wiadomo, że czynniki alkaliczne takie jak tlenki, wodorotlenki i węglany metali ziem alkalicznych oraz metale alkaliczne, mogą redukować kwas solny i SOx, jednakże te metale generują dodatkowe cząstki stałe, które obciążają spaliny i zagrażają filtrowi elektrostatycznemu. Mała konduktywność tlenków metali ma skłonność do zwiększania rezystywności popiołów, utrudniając usuwanie cząstek stałych poprzez odpylanie elektrostatyczne. W swej zamierzonej funkcji redukcji SO_X zmniejszają one również obecność SO3, co mogłoby w innym przypadku poprawić wydajność filtra elektrostatycznego.

Dlatego pożądanym jest taki proces redukcji zanieczyszczeń gazowych i cząstek stałych z gazów spalinowych, aby poprzez proste wtryskiwanie, na drodze chemicznej i poprzez stosowanie filtra elektrostatycznego, niezawodnie, bez problemów i kosztów związanych ze stosowaniem amoniaku, uzyskać postawiony cel.

Sposób redukcji NO_X, SO_X, chloru i cząstek stałych zawieszonych w spalinach, przy jednoczesnej niezawodnej pracy filtrów elektrostatycznych według wynalazku charakteryzuje się tym, że uprzednio przygotowuje się szlam zawierający zasadowy związek redukujący SO_X oraz mieszankę zawierającą azot w postaci innej niż amoniak, skuteczną w redukcji NO_X, a następnie wprowadza się taki szlam drogą wtrysku do tej strefy paleniska kotła, która posiada temperaturę w takim zakresie, w którym następuje redukcja ΝΟχ, SO_X i chloru z wydzielaniem odpowiedniej ilości amoniaku. Spaliny wraz z wytworzonym

176 163 szczątkowym amoniakiem przepuszcza się przez filtr elektrostatyczny. Mieszanka zawierająca azot w postaci innej niż amoniak zawiera hydrolizat mocznika utworzony przez poddanie roztworu mocznika działaniu temperatury i ciśnienia przez okres czasu wystarczający dla utworzenia hydrolizatu zawierającego związek karbaminianu amonu z dwuwęglanem amonu/węglanem amonu, przy czym stosunek karbaminianu amonu do dwuwęglanu amonu/węglanu amonu wynosi od 10:1 do 1:200.

Wymieniona mieszanka jest wprowadzana do spalin w miejscu zapewniającym uzyskanie takiej ilości amoniaku, która gwarantuje uzyskanie rezystywności cząstek stałych mniejszej od 10 Ω/cm, przy czym poziom zawartości amoniaku wynosi co najmniej 3 cząstki na milion pozwalający uzyskać rezystywność cząstek stałych w spalinach na poziomie od 10⁸ do 10ⁿ Ω/cm.

Wymieniona mieszanka jest wprowadzana do spalin w ilości zapewniającej powstanie od 10 do 50 ppm amoniaku. Szlam zawiera jako związek redukujący SO_X co najmniej jeden materiał wybrany z grupy składający się z tlenków, wodorotlenków oraz węglanów metalu alkalicznego lub metalu ziem alkalicznych.

Wymieniona mieszanka zawiera stabilizator w postaci hydrofobowego środka powierzchniowo czynnego mającego HLB mniejsze od 8 oraz hydrofitowego środka powierzchniowo czynnego mającego HLB co najmniej 8, przy czym wartości HLB wymienionych środków różnią się co najmniej o 3 a najkorzystniej o 5. Czynnikiem redukującym NO_xjest mocznik, węglan amonu, dwuwęglan amonu, karbaminian amonu, wodorotlenek amonu lub mieszanina dowolnego z tych związków w roztworze wodnym.

Sposób według wynalazku umożliwia skuteczną redukcję SO_X w połączeniu z redukcją NO_X bez stwarzania problemów w usuwaniu cząstek stałych przez osadzanie elektrostatyczne na filtrach, bez potrzeby stosowania amoniaku i związanych z tym problemów w transporcie, składowaniu i dozowaniu amoniaku. Nawet w tych przypadkach, gdy sposób według wynalazku nie zapewnia, że cały amoniak niezbędny dla optymalnej pary elektrofiltru zostanie wytworzony, uzyskuje się znaczne korzyści w zmniejszeniu problemów związanych ze stosowaniem amoniaku.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania przedstawionym za pomocą rysunku, który pokazuje schematycznie realizację sposobu w kotle energetycznym.

W sposobie według wynalazku kocioł 1 zawiera płomienną strefę 2, w której paliwo 3 jest spalane tworząc spaliny 4. Spaliny 4 przemieszczają się z płomiennej strefy 2 poprzez kanał 5. W kanale 5 jest umieszczany elektrostatyczny filtr 6 w ten sposób, że spaliny przechodzą przez niego mając przy tym odpowiednią temperaturę np. 150°C.

Aparat 7 do wprowadzania ustabilizowanego szlamu zawierającego związek azotu taki jak mocznik lub hydrolizat mocznika oraz czynnik redukujący SOx jest umieszczony przy kanale 5, tak że wtryskiwany szlam rozprzestrzenia się w spalinach 4 w punkcie gdzie temperatura spalin 4 jest skuteczną dla redukcji NOx oraz wytwarzania amoniaku. Amoniak przemieszcza się do elektrostatycznego filtra 6, w którym osadzają się cząstki stałe obecne w spalinach 4 w obecności amoniaku. Najlepiej, gdy temperatura miejsca wtrysku będzie poniżej temperatury optymalnej redukcji NCX, np. mniej niż 1010°C. Można jednak stosować wyższe temperatury w zależności od zastosowanych substancji chemicznych oraz stopnia rozpuszczenia.

W sposobie według wynalazku najlepiej jest stosować pojedynczy czynnik obróbczy w postaci wodnego szlamu, zawierającego czynnik redukujący NOx zawierający bezamoniakalną mieszankę azotową oraz zawiesinę rozdrobnionego, najlepiej ustabilizowanego czynnika redukującego SOx. Termin bezamoniakalna mieszanka azotowa jest rozumiany jako obejmujący mieszanki mające co najmniej jeden składnik, który zawiera azot jako pierwiastek, ale nie jest to amoniak, aczkolwiek czynnik redukujący NOx może zawierać amoniak jako pozostałość lub produkt uboczny hydrolizy lub innego procesu lub reakcji chemicznej. Zawiesina rozdrobnionego czynnika alkalicznego redukującego SOx zawiera co najmniej jeden materiał wybrany z grupy składającej się z tlenków, wodorotlenków

176 163 oraz węglanów metalu alkalicznego lub ziem alkalicznych, najlepiej wodorotlenku lub węglanu magnezu lub wapnia.

Aby stabilizować szlam dla uzyskania zamierzonego, sprawnego działania konieczne jest zastosowanie odpowiedniego stabilizatora. Jako stabilizator stosuje się hydrofobowy środek powierzchniowo czynny o wartości HLB mniej niż 10 oraz bardziej hydrofilowy czynnik powierzchniowo czynny o wartości HLB co najmniej 10, gdzie wartości HLB czynników powierzchniowo czynnych hydrofobowych i hydrofitowych różnią się co najmniej o 3, najlepiej co najmniej o około 5. Stosunek ciężaru dyspergatora hydrofobowego do ciężaru dyspergatora hydrofitowego jest najlepiej w zakresie 25:1 do 1:1, np. od 12:1 do 2:1. Środek dyspergujący jest zwykle stosowany w stężeniu od około 1 do około 20000 cząstek na milion wagowo (ppm), najlepiej od 250 do 1000 ppm.

Preferowanymi dyspergatorami hydrofobowymi o wartości HLB mniejszej niż 8 są materiały wybrane z grupy zawierającej etoksylowany fenoloetanol, polimery blokowe tlenku etylenu oraz tlenku propylenu, siarczany naftowe, estry fosforanowe, kwasy tłuszczowe takie jak kwas oleinowy, olej rycynowy, sulfoniany alkilowe, oraz mieszaniny dowolnych dwóch lub więcej tych związków. Preferowanymi dyspergatorami hydrofitowymi są materiały wybrane z grupy składającej się z alkanolamidów, soli siarczanu laurylowego, sulfioniany dodecylobenzenu, sulfoniany amidowe, estry fosforanowe, oraz mieszaniny dowolnych dwóch lub więcej tych związków.

Różne mieszanki azotowe w swej czystej i typowej postaci handlowej będą wytwarzać skuteczne czynniki redukujące NOx w fazie gazowej jak na przykład rodnik amidozynowy NH, kiedy zostaną wprowadzone do roztworu wodnego. Pośród znanych mieszanek azotowych są mocznik, jeden lub więcej produktów hydrolizy mocznika, takich jak karbaminian amonu, węglan amonu, dwuwęglan amonu i inne sole, oraz różne zespoły mocznika, włącznie z hydrolizatem mocznika, który składa się z unikalnej struktury węglanu amonu oraz dwuwęglanu amonu w związku z karbaminianem amonu, produkty reakcji mocznika z sobą oraz inne mieszanki, mieszanki powiązane lub ich mieszaniny. Do tych związków zaliczają się również węglan amonu, mrówczan amonu, cytrynian amonu, octan amonu, szczawian amonu, inne sole amonu, zarówno organiczne jak nieorganiczne, ale szczególnie kwasów organicznych, wodorotlenek amonu, różne aminy stałe, guanidyna, węglan guanidyny, dwuguanidyna, cyjenamid wapniowy, siarczan iminomocznika, melamina, biuret, 1.1. azodwuformamid, metylomocznik, metylodwumocznik, dwumetylomocznik, sześciometylanoczteroamina (HMTA) oraz mieszanki powyższych związków. Preferowane czynniki redukujące NO_X obejmują mocznik, węglan amonu, dwuwęglan amonu, karbaminian amonu, wodorotlenek amonu oraz mieszanki dowolnego z tych związków w roztworze wodnym. Jedną z preferowanych mieszanek jest produkt hydrolizy mocznika.

Można zastosować katalizatory, aby zmienić skuteczność czynnika redukującego NO_X w przedziałach temperatury jego optymalnej redukcji, jego wydajności stosowania i temu podobne parametry. Pośród tych katalizatorów, które mogą być łączone wraz z czynnikiem obróbczym według wynalazku są powyższe materiały jak również inne mieszanki takie jak mieszanki wyszczególnione w opisach patentowych USA nr 4.719.092, nr 4.844.878 oraz nr 4.877.591.

Zastosowanie produktów hydrolizy mocznika jak również unikalny hydrolizat mocznika do redukcji tlenków azotu został ujawniony przez von Harpe’a i Pachaly’ego w Międzynarodowym Zgłoszeniu Patentowym zatytułowanym Proces hydrolizy mocznika w linii produkcyjnej, o Numerze Publikacji WO 92/02291, zgłoszonym 1 sierpnia 1991; oraz von Harpe’a, Pachaly’ego, Lin, Diep i Węgrzyna w Międzynarodowym Zgłoszeniu Patentowym zatytułowanym Redukcja tlenków azotu przy użyciu hydrolizatu mocznika, o Numerze Publikacji WO 92/02450, zgłoszonym 1 sierpnia 1991 r.

Wprowadzanie produktów hydrolizy mocznika lub hydrolizatu mocznika jako mieszanki azotowej do czynnika obróbczego według wynalazku może mieć znaczne zalety na skutek ich zdolności do redukowania tlenków azotu we względnie szerokim zakresie

17(, 163 temperatur, przy jednoczesnej minimalnej ilości wytwarzanego podtlenku azotu (N2O) następnego zanieczyszczenia.

Aby dostarczać wystarczającą ilość hydrolizatu do redukcji tlenków azotu i nadawania spalinom wymaganych parametrów dla przepuszczenia przez filtr elektrostatyczny, pożądane jest, by uległo hydrolizie co najmniej około 25% mocznika. Jeszcze lepiej jest zhydrolizować 60% mocznika, a najlepiej co najmniej 80%.

Poziom hydrolizy można określić mierząc wzrost przewodności właściwej jak również ciężar właściwy oraz zasadowość. Przewodność właściwa 10% roztworu mocznika wynosi około 1,2 mS, natomiast 10% roztwór mocznika, który został całkowicie zhydrolizowany ma przewodność właściwą około 120 mS. Dla porównania, 25% roztwór mocznika będzie mieć przewodność właściwą około 1,2 mS, natomiast 25% roztwór hydrolizatu będzie mieć przewodność właściwą około 140 mS. Hydrolizat będzie przedstawiać większe oporności właściwe i ciężary właściwe.

Najlepiej, gdy ustabilizowana zawiesina rozdrobnionego czynnika redukującego SO_X zawiera co najmniej jeden materiał wybrany z grupy obejmującej tlenki, wodorotlenki oraz węglany metalu alkalicznego lub metalu ziem alkalicznych, najkorzystniej wodorotlenek lub węglan magnezu lub wapnia. Znanych jest wiele sorbentów wapniowych lub na bazie magnezu do redukcji SO2, włącznie z tlenkiem wapnia, węglanem wapnia, węglanem magnezu, wodorotlenkiem wapnia, wodorotlenkiem magnezu oraz ich mieszaninami, takimi jakie występują w powszechnych postaciach mineralnych jak kamień wapienny, dolomit oraz innych formach węglanu wapnia lub magnezu, włącznie ze skorupami ostryg, aragonitem, kalcytem, kredą, marmurem, marglem i trwertynem. Może być wydobywany lub produkowany. Stwierdzono, że wodorotlenek wapnia, który powinien zawierać gaszone CaO, tworzy synergetyczną mieszaninę z azotowym czynnikiem obróbczym. Wobec tego korzystnie jest, jeśli sorbent zawiera co najmniej 10% wodorotlenku wapnia a najlepiej od 40% do 100%. Ilość sorbentu wapniowego w szlamie według wynalazku można zmienić w zależności od ilości SO2 w spalinach oraz ilości azotowego czynnika obróbczego w mieszance. Najlepiej aby wodorotlenek wapnia zawarty w mieszance był w proporcji molowej wyznaczonej stosunkiem wapnia do SO2, wynoszącej od 1:1 do 3:1, gdzie za zawartość SO2 przyjmuje się wielkość SO 2 w spalinach przed ich oczyszczeniem. Na ogół wodorotlenek wapnia będzie stanowić minimum 10% szlamu według wynalazku a najlepiej od 15% do 50%. Jeśli składniki szlamu będą rozpatrywane jako suche, to jest bez rozpuszczalnika, wodorotlenek wapnia stanowi do 97% a najlepiej od 65% do 97% mieszanki suchej. Najlepiej aby azotowy czynnik obróbczy na przykład hydrolizat mocznika użyty w mieszance był w proporcji od 0,5 do 3,5 zwanej znormalizowanym stosunkiem stechiometrycznym lub NSR, który jest wyznaczony proporcją stężenia rodników redukujących takich jak NHx - gdzie X jest liczbą całkowitą, do stężenia tlenków azotu w spalinach i może być wyrażony jako [NHX]/[NOx]. Alternatywnie zamiast stosunku NSR, może być stosowany stosunek molowy czynnika obróbczego do stężenia NOx w spalinach zwłaszcza wówczas, kiedy nie jest dobrze określony proces redukcji.

Jest korzystne, gdy azotowy czynnik obróbczy jest użyty w ilości od 3% do 35% wagowo łącznej mieszanki, z wyłączeniem rozcieńczalnika, to jest wody i od 1% do 15% ostatecznego szlamu. Kiedy dodaje się mocznik do roztworu wodnego, nie należy uwzględniać wody roztworu przy obliczaniu ciężaru dodawanego mocznika.

Na ogół stosunek wagowy sorbentu do czynnika azotowego w szlamie według wynalazku będzie wynosić od 1,5:1 do 33:1, od 2,7:1 do 22:1. Oprócz czynnika azotowego i sorbentu pozostała część mieszanki zawiera wodę lub inny rozcieńczalnik wystarczający, by utworzyć szlam. Na ogół szlam zawiera od 20% do 70% ciał stałych wagowo, a najlepiej od 26% do 50% wagowo.

Przykładowo, przyjmując wielkość przepływu spalin równą 28300 m³/h oraz poziom SO21000 cząsteczek na milion (ppm) i poziom NOx w ilości 300 ppm, można utworzyć szlam z Ca(OH)2 oraz z mocznika, wprowadzając do wody 173 kg/h Ca(OH )2 przy stosunku

176 163 molowym sorbentu do SO2 równym 2, oraz 21 kg/h mocznika przy NSR równym 2. Daje to stosunek sorbentu do mocznika równy 8,24.

Następnie wprowadza się szlam do spalin w warunkach skutecznych, by zredukować w nich poziom zanieczyszczeń. Ogólnie szlam wprowadza się do spalin, kiedy te są w temperaturze zmieniającej się od 815°C do 1205°C.

Najlepiej tworzy się szlam mieszając szlam wodorotlenku wapnia ze stężonym roztworem azotowego czynnika obróbczego w żądanych proporcjach. Jeśli szlam nie ma być wprowadzony do spalin natychmiast po przygotowaniu, należy zastosować odpowiednie stabilizatory w zależności od tego, jak długi jest przewidywany okres czasu od sporządzenia szlamu do jego użycia.

Następnie szlam wprowadza się poprzez wtrysk do spalin. Robiąc tak można zapewnić jednorodne wymieszanie i wystarczającą penetrację szlamu niezbędną dla jego skutecznego wykorzystania. Wtrysk odbywa się z dysz umieszczonych w uprzednio przygotowanych otworach, aby uzyskać jednorodny rozkład szlamu w płaszczyznach przekroju poprzecznego na różnych poziomach objętości spalin.

Ze względu na konieczność uzyskania jednorodnego rozkładu szlamu w płaszczyznach przekroju poprzecznego strumienia spalin dla uzyskania skutecznej redukcji zanieczyszczeń należy wybrać dysze tak, aby były one skuteczne w tym celu. Odpowiednie pojedyncze dysze do wtryskiwania wodnego roztworu szlamu obejmują dysze firmy Turbotak. Inne dysze, które mogą być również stosowane, są opisane w Międzynarodowym Zgłoszeniu Patentowym zatytułowanym Proces i aparatura do minimalizacji stężeń polutantów w spalinach, mającym Nr Zgłoszenia PCT/EP91/00952, zgłoszone w imieniu Chawla, von Bergmanna i Pachaly'ego, w dniu 21 maja 1991 r. oraz w patencie niemieckim DE-26 27 880 C2, opublikowanym 11 listopada 1982.

Istnieje możliwość, że w pewnych warunkach ilość wody lub innego rozcieńczalnika w szlamie może mieć wpływ chłodzący na sorbent i czynnik azotowy, co oznacza, że czas jaki potrzebny jest na odparowanie rozpuszczalnika może opóźnić reakcje chemiczne tak, że nastąpią one przy niższej temperaturze, niż początkowo zakładano. Może to nastąpić chociaż, niekoniecznie, kiedy ilość substancji stałych w szlamie będzie poniżej 38%, a bardziej łatwiej może to nastąpić, gdy wymieniona ilość wyniesie wówczas, gdy poziom ten będzie poniżej 28% wagowo.

Obecność wystarczającej ilości amoniaku może być przynajmniej częściowo zapewniona poprzez zmianę temperatury spalin, w których chemiczny czynnik obróbczy jest wprowadzany w sposób regulowany przy wyraźnie określonym składzie oraz wskaźniku wprowadzania czynnika obróbczego. Parametry te powinny być wyregulowane, aby zapewniły żądaną ilość amoniaku w spalinach. Można to uzyskać stosując proces i techniki opisane w patentach USA nr 4.780.289, nr 4.830.839 i nr 5.017.347, które stosują krzywą warunków pracy redukcji tlenków azotu w funkcji temperatury spalin oraz optimum krzywej do kontroli obecności zanieczyszczeń wtórnych takich jak amoniak podczas redukcji NOx.

Poprzez 'krzywą redukcji tlenków azotu w funkcji temperatury spalin rozumie się wykres punktów otrzymanych, kiedy są realizowane warunki pracy przez wprowadzenie czynnika obróbczego do spalin w zakresie temperatur spalin oraz mierzona jest redukcja tlenków azotu w każdej temperaturze i zwykle wyrażona w kategoriach procentu poziomu odniesienia. Optimum krzywej dotyczy tego obszaru krzywej redukcji tlenków azotu w funkcji temperatury spalin, gdzie redukcja NOx jest zasadniczo maksymalizowana w zakresie temperatur i najlepiej obejmuje co najmniej dwa punkty pomiarowe.

Poprzez warunki pracy rozumie się wprowadzanie, na przykład wtryskowo czynnika obróbczego do spalin oraz warunki, w jakich wprowadza się czynnik obróbczy, takie jak składniki czynnika obróbczego, przez które rozumie się składniki mieszaniny lub preparat chemiczny czynnika obróbczego, rozcieńczenie czynnika obróbczego, przez które rozumie się stężenie składników czynnika obróbczego, kiedy użyty czynnik obróbczy zawiera roztwór, względną obecność składników czynnika obróbczego, przez którą rozumie się stosunek

176 163 ciężaru względnego lub części składników, które tworzą preparat chemiczny, który uzupełnia czynnika obróbczy itp.

NH3 i związki NH3 mogą być obecne w spalinach w dwóch postaciach - w popiołach i fazie gazowej. Związki NH4 w popiołach służą do wstępnej poprawy parametrów popiołów, aby zwiększyć ich przewodność właściwą oraz zdolność scalania lub kohezji.

Jeśli amoniak jest wytwarzany przez związek azotowy w nadmiarze do ilości wymaganej do zapewnienia skutecznej pracy filtra elektrostatycznego, można zastosować stopień selektywnej redukcji katalitycznej (SCR), aby tak wykorzystać amoniak, dla uzyskania dalszej redukcji NOx. Zastosowany katalizator jest katalizatorem zdolnym do redukcji stężenia tlenków azotu w spalinach w obecności amoniaku. Taki katalizator zawiera na przykład węgiel aktywny, węgiel drzewny lub koks, tlenek wanadu, tlenek chromu, metale szlachetne takie jak metale z grupy platyny jak platyna, palad, rod oraz iryd lub ich mieszanki. Inne materiały katalizujące konwencjonalne w praktyce i znane fachowcom również mogą być wykorzystane. Te materiały katalizujące są zwykle osadzone w nośniku takim jak substancja ceramiczna lub zeolit, aczkolwiek znane są w praktyce inne formy osadzenia katalizatora, które mogą również być wykorzystane. Spaliny zawierające amoniak najlepiej jest przepuszczać przez katalizator podczas gdy mają one temperaturę od 110°C do 510°C.

Ponadto można wprowadzić związek azotu niezależnie od zarówno drogi SNCR jak i SCR. W tym przypadku mocznik, zhydrolizowany mocznik lub inny związek, najlepiej w roztworze, a zwłaszcza w roztworze wodnym, zgodnie z wynalazkiem jest wprowadzany do spalin w takiej ich temperaturze, w której związek ten szybko zamienia się na amoniak, aby poprawiać wydajność filtrów elektrostatycznych w warunkach zasadniczo identycznych do warunków opisanych powyżej z tym wyjątkiem, że nie zachodzi redukcja NOx typu SNCR lub SCR przed filtrem elektrostatycznym.

Korzystne jest, gdy azotowy czynnik obróbczy jest wprowadzany do spalin w ilości wystarczającej, aby zapewnić taką ilość amoniaku wytworzonego w spalinach czy to poprzez SNCR, SCR, czy to przez wprowadzenie związku bez SNCR lub SCR, która jest wystarczająca do obniżenia rezystywności cząstek stałych do poziomu poniżej 10¹³ Ω/cm, a jeszcze lepiej do poziomu od 108 do 101° Ω/cm. Na ogół ilość amoniaku powinna wynosić co najmniej około 3,0 cząstki na milion (ppm). Jeszcze lepiej, gdy czynnik obróbczy jest wprowadzany do spalin, aby zapewnić ilość amoniaku od 3,0 ppm do 100 ppm, a najlepiej od 10,0 ppm do 50,0 ppm.

Spaliny najkorzystniej jest przepuszczać przez filtr elektrostatyczny, podczas gdy mają one temperaturę od 21 °C do 732°C, jeszcze lepiej od 120°C do 455°C. W pewnych doświadczalnych filtrach elektrostatycznych temperatura robocza może wynosić 815°C. W ten sposób amoniak obecny w spalinach przez wprowadzenie czynnika obróbczego najskuteczniej ułatwia osadzanie się cząstek stałych.

176 163

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób redukcji NOx, SOx, chloru i cząstek stałych zawieszonych w spalinach, przy jednoczesnej niezawodnej pracy filtra elektrostatycznego, znamienny tym, że uprzednio przygotowuje się szlam zawierający zasadowy związek redukujący SOx oraz mieszankę zawierającą azot w postaci innej niż amoniak, skuteczną w redukcji NOx, a następnie wprowadza się taki szlam drogą wtrysku do tej strefy paleniska kotła, która posiada temperaturę w takim zakresie, w którym następuje redukcja NOx, SOx i chloru z wydzieleniem odpowiedniej ilości amoniaku, przy czym spaliny wraz z wytworzonym amoniakiem przepuszcza się przez filtr elektrostatyczny.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanka zawierająca azot w postaci innej niż amoniak zawiera hydrolizat mocznika utworzony przez poddanie roztworu mocznika działaniu ciepła i ciśnienia przez okres czasu wystarczający do wytworzenia hydrolizatu zawierającego związek karbaminianu amonu z dwuwęglanem amonu/węglanem amonu, przy czym stosunek karbaminianu amonu do dwuwęglanu amonu/węglanu amonu wynosi od 10:1 do 1:200.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanka zawierająca azot w postaci innej niż amoniak jest wprowadzana do spalin w miejscu zapewniającym ilość amoniaku gwarantującą uzyskanie rezystywności cząstek stałych mniejszej od 10^{1 y}Q/cm.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanka zawierająca azot w postaci innej niż amoniak jest wprowadzana do spalin w miejscu gwarantującym uzyskanie amoniaku w ilości co najmniej 3 cząstki na milion, wystarczającej do zachowania rezystywności cząstek stałych na poziomie od 10⁸ do 10¹³ Ω/cm.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanka zawierająca azot w postaci innej niż amoniak jest wprowadzana do spalin w ilości zapewniającej powstanie od 10 do 50 ppm amoniaku.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że związek redukujący SOx zawiera co najmniej jeden materiał wybrany z grupy składającej się z tlenków, wodorotlenków oraz węglanów metalu alkalicznego lub metalu ziem alkalicznych.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanka zawiera stabilizator w postaci hydrofobowego środka powierzchniowo czynnego mającego HLB mniejszy od 8 oraz hydrofitowego środka powierzchniowo czynnego mającego HLB co najmniej 8, przy czym wartości HLB tych środków powierzchniowo czynnych różnią się co najmniej o 3, a najkorzystniej o 5.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czynnik redukujący NOx zawiera mocznik, węglan amonu, dwuwęglan amonu, karbaminian amonu, wodorotlenek amonu lub mieszaninę dowolnego z tych związków w roztworze wodnym.