PL244618B1 - Sposób oczyszczania gazów spalinowych w instalacjach przemysłowych oraz instalacja do realizacji tego sposobu - Google Patents
Sposób oczyszczania gazów spalinowych w instalacjach przemysłowych oraz instalacja do realizacji tego sposobu Download PDFInfo
- Publication number
- PL244618B1 PL244618B1 PL434615A PL43461520A PL244618B1 PL 244618 B1 PL244618 B1 PL 244618B1 PL 434615 A PL434615 A PL 434615A PL 43461520 A PL43461520 A PL 43461520A PL 244618 B1 PL244618 B1 PL 244618B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- gases
- reactor
- ammonia solution
- exhaust gases
- water
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 109
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 43
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims abstract description 29
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 29
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 10
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 10
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 6
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 44
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 7
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 3
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 2
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical class OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Przedstawiono sposób oczyszczania gazów spalinowych w instalacjach przemysłowych, obejmujący wstępne usuwanie cząstek stałych do poziomu 50 — 150 mg/m3 gazów, a następnie kontaktowanie gazów z wodnym roztworem amoniaku o stężeniu od 15% do 25%, charakteryzuje się tym, że z gazów spalinowych o temperaturze 150 - 180°C usuwa się cząstki stałe, a następnie wprowadza się gaz w kierunku reaktora (2) i przed osiągnięciem wlotu reaktora dozuje się do tego gazu, współprądowo, mający postać kropelek roztwór amoniaku o temperaturze od 0 do 30°C, a w przestrzeni reaktora także współprądowo, do gazów wtryskuje się wodę technologiczną o temperaturze wynoszącej od 0 do 30°C, w ilości od 20 do 50 g wody na 1 m3 oczyszczanych suchych gazów spalinowych, przy czym w reaktorze tworzą się, zawieszone w gazach, stałe cząstki siarczanu amonu (NH4)2SO4, które oddziela się z użyciem filtrów cząstek stałych, a oczyszczone gazy spalinowe poprzez wentylator wyciągowy wyrzucane są do komina i opuszczają instalację.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania gazów spalinowych w instalacjach przemysłowych oraz instalacja do realizacji tego sposobu, a dokładniej wynalazek dotyczy szczególnego sposobu oczyszczania gazów spalinowych powstających w przemyśle, zwłaszcza energetycznym w czasie spalania paliw stałych, ciekłych i gazowych. Zawarte w odlotowych gazach kominowych zanieczyszczenia, takie jak dwutlenek siarki, są szkodliwe dla środowiska i ich emisja do atmosfery jest ograniczona przez regulacje prawne. Dlatego, ze względów ekologicznych oraz aby spełniać wspomniane wymogi, istnieje zapotrzebowanie na technologie zapewniające odprowadzenie wysokooczyszczonych gazów do atmosfery.
Wynalazek dotyczy zwłaszcza oczyszczania z pyłów i związków siarki gazów spalinowych z agregatów kotłów i pieców, ale może być także wykorzystany w innych dziedzinach przemysłu: metalurgicznej, chemicznej, przemyśle materiałów budowlanych, a także w górniczych kombinatach wzbogacania, koksowniach itp.
Znane są technologie oczyszczania gazów spalinowych obejmujące zwłaszcza odsiarczanie, które można podzielić na metody suche i mokre, z użyciem alkalicznych absorberów, takich jak roztwór siarczanów amonu lub roztwór amoniaku. Absorbenty w stanie ciekłym lub w postaci zawiesiny są dozowane w formie rozpylonej mgły (kropelek) lub tworzą płynne/zawiesinowe złoża, przez które przeprowadzane są gazy. Część procesów prowadzi się przy użyciu katalizatorów. Temperatura wprowadzanych gazów i/lub prowadzenia procesu może się wahać od poniżej 100°C do 150°C albo do 350°C czy nawet do 450°C. W niektórych procesach ogrzewana jest mieszanina reakcyjna i/lub wtryskiwany roztwór absorbentu, a także dozowana do przestrzeni reakcyjnej woda czy para wodna. Zazwyczaj procesy prowadzi się przeciwprądowo, zapewniając wydajniejsze zderzanie się strumienia gazów spalinowych z absorbentem ciekłym lub gazowym. Znane jest dodatkowe dozowanie do środowiska reakcji np. powietrza w celu dostarczenia tlenu.
Z chińskiego zgłoszenia patentowego CN103861439A znany jest sposób jednoczesnego odsiarczania, odazotowania i oczyszczania gazów spalinowych. Sposób obejmuje rozpylanie spalin w temperaturze 50-90°C oraz cieczy absorpcyjnej w postaci amoniaku w celu uzyskania roztworu reakcyjnego a następnie napowietrzanie i utlenianie roztworu w celu uzyskania roztworu siarczanu amonu. Zastosowano wymianę ciepła między uzyskanym gazem spalinowym a pierwotnym gazem spalinowym i ogrzewanie mieszaniny do 120-350°C oraz dodanie do środowiska reakcji wodorotlenku amonu. Proces jest katalityczny i jest prowadzony w obecności węgla aktywowanego.
Z ukraińskiego wzoru użytkowego UA41199U znany jest katalityczny proces oczyszczania spalin poprzez kontaktowanie w reaktorze gazów o temperaturze 150-200°C z rozpylanym wodnym roztworem amoniaku o stężeniu 25%, który jest podgrzewany do stosunkowo wysokiej temperatury wynoszącej 350-400°C. W procesie dozuje się do reaktora także przegrzaną parę wodną, aby osiągnąć w reaktorze określoną wilgotność wynoszącą ok. 10,2-12,5%. Reakcja trwa 7-9 sekund, w czasie których kropelki amoniaku całkowicie odparowują i tworzy się suchy pył siarczanu amonu, który jest oddzielany na filtrach. Odprowadzane gazy po oczyszczaniu zawierają ok. 5% SO2 oraz wolny amoniak. Proces jest katalityczny i energochłonny z powodu ogrzewania zarówno amoniaku, jak i wody. Wszystkie główne reagenty (gazy, absorbent oraz para wodna) są dozowane w tym samym obszarze instalacji, do reaktora. W opisanym sposobie ogrzane reagenty mogą powodować wydostawanie się wolnego, gazowego amoniaku do atmosfery.
Chociaż znane są ogólne warunki sposobów oczyszczania gazów spalinowych oraz różne konstrukcje instalacji do realizacji takich sposobów, ciągle poszukuje się jednak udoskonalonych, ściśle określonych warunków prowadzenia tych procesów w celu podniesienia wydajności oczyszczania, obniżenia ich kosztów, lepszego zagospodarowania uzyskiwanych produktów oraz ekonomicznego bilansu cieplnego.
Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania gazów spalinowych w instalacjach przemysłowych, obejmujący wstępne usuwanie cząstek stałych do poziomu 50-150 mg/m3 gazów, a następnie kontaktowanie gazów z wodnym roztworem amoniaku o stężeniu od 15% do 25%, charakteryzujący się tym, że z gazów spalinowych o temperaturze 150-180°C wstępnie usuwa się cząstki stałe, a następnie wprowadza się gaz w kierunku reaktora i przed osiągnięciem wlotu reaktora dozuje się do tego gazu, współprądowo, mający postać kropelek roztwór amoniaku o temperaturze od 0 do 30°C, a w przestrzeni reaktora, także współprądowo, do gazów wtryskuje się wodę technologiczną o temperaturze wynoszącej od 0 do 30°C, w ilości od 20 do 50 g wody na 1 m3 oczyszczanych, suchych gazów spalinowych, przy czym w reaktorze tworzą się, zawieszone w gazach, stałe cząstki siarczanu amonu (NH4)2SO4, które oddziela się z użyciem filtrów cząstek stałych, a oczyszczone gazy spalinowe poprzez wentylator wyciągowy wyrzucane są do komina i opuszczają instalację.
Korzystnie, z gazów, po opuszczeniu przestrzeni reaktora, usuwa się cząstki stałe do poziomu wynoszącego nie więcej niż 20 mg/m3.
Dozowana w reaktorze woda ma korzystnie temperaturę otoczenia, poniżej 25°C.
Korzystnie, gazy spalinowe są kontaktowane z roztworem amoniaku przez co najmniej 0,1-0,3 s, a poniżej 1 s, przed dozowaniem wody do mieszaniny reakcyjnej.
Korzystnie, kontaktowanie gazów spalinowych z roztworem amoniaku i następnie z wodą trwa od 8 do 12 sekund.
Przedmiotem wynalazku jest także instalacja do oczyszczania gazów spalinowych zawierająca pierwszy filtr cząstek stałych umieszczony przed dozownikiem wodnego roztworu amoniaku, reaktor oczyszczania, drugi filtr cząstek stałych, dozownik absorbentu w postaci wodnego roztworu amoniaku oraz dozownik wody technologicznej, cechująca się tym, że dozownik 15% - 25% roztworu wodnego amoniaku jest zaopatrzony w co najmniej jedną dyszę rozpylającą ten roztwór, umieszczoną w kanale doprowadzającym gazy do reaktora oczyszczania, przed wlotem do tego reaktora oczyszczania, współprądowo w relacji do kierunku przepływu gazów spalinowych, a dysza lub układ dysz rozpylających wodę technologiczną z dozownika wody technologicznej umieszczona (-e) jest (są) w górnej części reaktora, współprądowo w relacji do kierunku przepływu gazów spalinowych, a w dolnej części reaktor oczyszczania jest zaopatrzony w kanał wyprowadzający gaz poprzez drugi filtr cząstek stałych siarczanu amonu (NH4)2SO4 do komina wylotowego.
Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym na fig. 1 pokazano ogólny, schematyczny widok instalacji do prowadzenia sposobu oczyszczania gazów spalinowych według wynalazku.
Sposób według wynalazku polega na metodzie ciągłego, półsuchego, amonowego oczyszczania gazów spalinowych z pyłów i związków siarki w gazach odlotowych wyprowadzonych np. z instalacji spalania paliw. Technologia półsucha opiera się na dozowaniu absorbentu w postaci roztworu amoniaku, który szybko odparowuje w toku procesu, tak że jest w stanie gazowym w środowisku zachodzących reakcji, a wtryskiwana woda absorbuje z fazy gazowej SO2 i NH3, które reagują ze sobą. Woda dostarcza na tyle znikomą ilość wilgoci, że w kolejnym etapie oczyszczania nie zachodzi kondensacja kropelek wody czy roztworów reagentów i ani substraty, ani powstające produkty nie mają postaci płynnej czy postaci roztworów albo zawiesin. Nie obserwuje się ani osadzania się czy ściekania płynnych reagentów na ściankach instalacji, ani powstawania płynnych czy półpłynnych produktów (nawozów sztucznych) na dnie reaktora.
Przed zasadniczą reakcją zachodzącą pomiędzy oczyszczanym gazem a roztworem amoniaku wstępnie oczyszcza się gazy z pyłów, zwłaszcza popiołów (zanieczyszczeń stałych) do koncentracji cząsteczek stałych mieszczącej się w zakresie od 50 do 150 mg/m3. Oddzielanie cząstek stałych prowadzi się znanymi metodami np. za pomocą jednego filtra lub układu kilku filtrów, przy czym mogą być stosowane różne znane rodzaje filtrów cząstek stałych.
Następnie, pneumatycznie, pod ciśnieniem, wprowadza się współprądowo, do kanału, gdzie tłoczony jest strumień gazu (do gazociągu), drobnodyspersyjne krople 25%-owego wodnego roztworu amoniaku (aerozol amoniaku). Wielkość kropelek roztworu amoniaku powinna zapewnić całkowite odparowanie wprowadzonej cieczy kropelkowej w czasie przebywania mieszaniny reagentów w kanale przed reaktorem i w reaktorze. Średni rozmiar kropli roztworu amoniaku nie przekracza 50 μm. Czas całkowitego odparowania kropel tej wielkości w warunkach prowadzenia procesu wynosi około 2 sekund. Aby zapewnić całkowite odparowanie kropelek roztworu amoniaku i przereagowanie amoniaku z dwutlenkiem siarki SO2 w fazie gazowej, czas kontaktowania mieszaniny gazów spalinowych z amoniakiem powinien wynosić od 8 do 12 sekund, przy czym czas przebywania gazów spalinowych w obecności współprądowo wtryskiwanego roztworu wodnego amoniaku i ich mieszania się ze sobą w kanale doprowadzającym do reaktora, przed wlotem do tego reaktora wynosi poniżej 1 s, nawet poniżej 0,5 s, od 150 do 200 milisekund.
W toku opracowywania wynalazku stwierdzono, że optymalne jest stosowanie roztworu wodnego amoniaku o stężeniu od 15% do 25%, korzystnie od 20% do 25%, albo od 23 do 25%. Przy stężeniu amoniaku wynoszącym ponad 25% zachodzi zwiększenie desorpcji amoniaku do gazów spalinowych, co prowadzi do obniżenia efektywności procesu oczyszczania i zwiększenia emisji amoniaku do powierza atmosferycznego. Stężenie amoniaku mniejsze od 15% prowadzi do zwiększenia ogólnego zużycia roztworu dla zapewnienia pożądanego stosunku stechiometrycznego NH3/SO2 wynoszącego od 1,5 do 2,0, na skutek czego odbywa się ochłodzenie strumienia gazów spalinowych do 60-70°C, co uniemożliwi następnie wprowadzenie wody technologicznej i dalsze efektywne prowadzenie procesu. Istnienie mechanizmu gazowo-fazowego reagowania pomiędzy dwutlenkiem siarki i amoniakiem wskazuje na korzystny efekt stosowania roztworu amoniaku w zakresie 15% - 25% jako absorbentu.
Powstająca mieszanina gazowa jest następnie tłoczona do reaktora wieżowego, gdzie tuż przy wlocie gazów, w górnej części reaktora dozuje się wodę technologiczną przez co następuje oczyszczanie strumienia gazów spalinowych z dwutlenku siarki w fazie gazowej i płynnej drogą reagowania amoniaku z dwutlenkiem siarki, a także pełne odparowanie fazy ciekłej z ochłodzeniem gazów spalinowych na wyjściu z reaktora. Dysze dozujące wodę technologiczną mogą być umieszczone od razu przy wlocie gazów do reaktora, powyżej 90% wysokości reaktora.
W czasie prowadzenia procesu rozpylony roztwór amoniaku absorbuje z bardzo wysoką wydajnością wynoszącą niemal 100%, zawarty w gazach spalinowych tlenek siarki (IV) SO2. W gazach spalinowych wagowy udział SO3 w stosunku do sumy SO2 i SO3 wynosi nie więcej niż 5%. W procesie oczyszczania gazów spalinowych utlenianie siarczynów i wodorosiarczynów, jako pierwszych produktów chemicznego wiązania dwutlenku siarki przez absorbenty, do siarczanów (NH4)2SO4, jest spowodowane obecnością wystarczającej ilości wolnego tlenu w spalinach, którego zawartość w gazach spalinowych wynosi zazwyczaj 6% - 12%.
W końcowym etapie sposobu według wynalazku, przy użyciu filtra lub zespołu filtrów prowadzi się ponowne oczyszczanie gazów z pyłów/cząstek stałych, przede wszystkim z utworzonych w toku procesu stałych produktów oczyszczania gazów (tj. siarczanu amonowego). Oczyszczone gazy można bezpośrednio odprowadzać do atmosfery lub poprzez wymienniki ciepła przeprowadzić odzyskiwanie ciepła.
W sposobie według wynalazku oczyszczanie gazów, przede wszystkim z dwutlenku siarki, odbywa się w dwóch fazach: fazie gazowej dzięki dozowaniu wodnego roztworu amoniaku i jego odparowaniu, a co za tym idzie emisji gazowego amoniaku z tego roztworu, oraz w fazie płynnej, w reaktorze, w zawieszonych w gazach kropelkach wody technologicznej, gdzie odbywa się pochłanianie amoniaku, SO2, O2 z fazy gazowej i reagowanie pomiędzy nimi z utworzeniem siarczanu amonowego (NH4)2SO4. Dozowana do reaktora woda technologiczna ma dodatnią temperaturę otoczenia, przykładowo wynoszącą od 0 do 35°C, korzystnie od 5 do 25°C. Woda jest dozowana do reaktora dyszami (zespołem dysz) pod ciśnieniem, aby zapewnić rozdrobnienie kropelek wody do poziomu kropelek o rozmiarach mniejszych niż 100 mikronów, korzystnie w ilości od 1 do 50, korzystnie od 20 do 50 g wody na 1 m3 gazów spalinowych wprowadzanych do instalacji. Ilość dozowanej wody ze wskazanego zakresu dobrana jest w zależności od stężenia dozowanego roztworu amoniaku. Jednocześnie dozowanie wody technologicznej powoduje ochłodzenie gazów na wylocie z reaktora do temperatury wynoszącej od 85 do 97°C. Jest to też temperatura gazów wyprowadzanych z instalacji do atmosfery.
Tworzony w toku reakcji stały siarczan amonowy (NH4)2SO4 stanowi proszek (pył) zawieszony w gazach, tak że jest transportowany w instalacji ciśnieniowo razem z gazami. Stały siarczan amonu ma wielkości cząstek taką, że co najmniej 90%, a nawet 95% ma średnicę cząstek wynoszącą od 1 μm do 15 μm. Korzystnie 99% cząstek uzyskiwanego siarczanu amonu ma postać cząstek o średnicy poniżej 15 μm.
Dozowanie wody technologicznej eliminuje obecność gazowego amoniaku w oczyszczonych gazach spalinowych, a więc eliminuje także emisję amoniaku do atmosfery, gdzie oczyszczone gazy są odprowadzane. Zużycie wody technologicznej w strefie reakcyjnej powinno także zapewniać pełne odparowanie kropli i temperaturę wyjściową gazów spalinowych na wylocie z reaktora nie niższą niż o 30°C powyżej wodnego punktu rosy komina w danej instalacji.
Proces według wynalazku prowadzi się w sposób ciągły, bez zawracania (recyrkulacji) reagentów, co obniża koszty procesu. Proces nie wymaga także ani katalizatorów, ani podgrzewania wykorzystywanych substratów tj. wody i roztworu amoniaku.
Instalacja do realizacji sposobu według wynalazku zawiera pierwszy filtr cząstek stałych 1 zaopatrzony we wlot gazów spalinowych oraz wylot oczyszczonych z cząstek stałych gazów spalinowych, które są prowadzone kanałem do wlotu reaktora oczyszczania 2, przy czym przed tym wlotem, w kanale umieszczony jest współprądowo dozownik roztworu amoniaku 8, zawierający dyszę rozpylającą roztwór amoniaku pobieranego ze zbiornika roztworu amoniaku 7. W reaktorze 2 za wlotem gazu spalinowego zmieszanego z roztworem amoniaku znajdują się dysze 6 dozujące wodę technologiczną prowadzoną poprzez dozownik wody 9 ze zbiornika wody 10. Reaktor 2 jest zaopatrzony w kanał wylotowy, który
PL 244618 Β1 za pośrednictwem wentylatora wyciągowego 4, jest połączony z drugim filtrem cząstek stałych 3, który jest podłączony do komina 5 wylotowego instalacji.
Sposób według wynalazku może być prowadzony w opisanej przykładowej instalacji przedstawionej na fig. 1, w której gazy spalinowe ze swojego źródła tj. agregatu kotłowni, maszyny aglomeracyjnej itd. trafiają do pierwszego filtra cząstek stałych 1, gdzie prowadzi się oczyszczenie gazu ze stałych zanieczyszczeń do ich zawartości wynoszącej od 50 do 150 mg/m3. Po oczyszczeniu z pyłów/popiołów gazy spalinowe prowadzone są kanałem do wlotu wieżowego reaktora oczyszczania 2, w którym w procesie półsuchego oczyszczania gazów dwutlenek siarki SO2 jest pochłaniany przez absorber, jakim jest roztwór amoniaku i woda, a jednocześnie tworzą się suche produkty oczyszczania gazu takie jak nawozy sztuczne zawierający w większości siarczan amonu (NH^SCM. W charakterze absorbentu wykorzystywany jest roztwór wodny amoniaku o stężeniu od 15% do 25%, korzystnie od 20% do 25%, który rozpylany jest w postaci aerozolu, współprądowo, z tłoczonym gazem w kanale doprowadzającym gazy do reaktora. Roztwór amoniaku dostarczany jest ze zbiornika roztworu amoniaku 7 do kanału przy pomocy pompy zawartej w dozowniku 8. Woda technologiczna jest dostarczana pneumatycznie do reaktora, w jego górnej części, gdzie jest rozpylana z użyciem dyszy 6 (lub układu kilku dysz) pompą zawartą w dozowniku 9. Ogólne zużycie roztworu amoniaku i wody technologicznej na 1 m3 gazu powinno zapewniać pełne wyparowywanie faz płynnych na wyjściu z reaktora oczyszczania gazów spalinowych. W reaktorze 2 tworzy się suchy siarczan amonowy (NH4)2SO4, zawieszony jako pył w gazach, o wielkość cząstek (NH4)2SO4 wynoszącej od 1 pm do 15 pm, które są odfiltrowywane i oddzielane w drugim filtrze cząstek stałych 3, a oczyszczone gazy spalinowe przez wentylator wyciągowy 4 wyrzucane są do komina 5 i opuszczają instalację, tj. są odprowadzane do atmosfery.
W przykładowym procesie według wynalazku oczyszczano gazy spalinowe o zawartości dwutlenku siarki SO2 w suchych spalinach wynoszącej 3300 mg/Nm3 (3300 g na 1 m3 przy 0°C i ciśnieniu 1 bar), przy typowym stężeniu tlenu w suchych spalinach wynoszącym 6%. Spaliny oczyszczano sposobem według wynalazku z wydajnością 621 000 Nm3/h. Ilość przerabianego w instalacji według wynalazku dwutlenku siarki SO2 wynosiła 2049,3 kg/h.
Wgazach opuszczających instalację, po oczyszczaniu, stężenie SO2 wynosiło 200 mg/Nm3. Ilość SO2 odzyskanego z gazów spalinowych wynosiła 1925,1 kg/h, a wydajność oczyszczania wynosiła 93,9%. W procesie stosowano roztwór wodny amoniaku o stężeniu 25% w ilości 4098,8 kg/h.
Przeprowadzony sposób oczyszczania gazów można przedstawić schematycznie reakcją (1):
NH3*H2O + SO2 + % O2 = (NH4)2SO4 + H2O (1)
Zużycie wody technicznej dostosowano zależnie od temperatury na wlocie spalin, i dla temperatury 160°C wyniosło 40,26 g/Nm3 suchego gazu spalinowego lub 25000 kg/h. Temperatura cząstek siarczanu amonu i gazu spalinowego na wylocie z reaktora wyniosła 96°C.
W przypadku reakcji (1) konieczne jest wydatkowanie tlenu w ilości 422,9 kg/h, a spaliny zawierają co najmniej 6% tlenu lub co najmniej 53200 kg/h, więc nie jest wymagane dodatkowe zasilanie powietrzem. Wydajność wytwarzania siarczanu amonu wyniosła 3489,2 kg/h. W przeprowadzonym sposobie otrzymano produkt suchy w postaci nawozów sztucznych, przy czym zawartość siarczanu amonu (NH4)2SC>4 W produkcie wynosiła co najmniej 95% wagowych.
Stosowane w niniejszym opisie ilości czy stężenia wyrażone w procentach, dotyczą procentów wagowych, o ile wyraźnie nie zaznaczono inaczej.
Oznaczenia na rysunku:
- pierwszy filtr cząstek stałych
- reaktor oczyszczania
- drugi filtr cząstek stałych
- wentylator wyciągowy
- komin
- dysze dozujące wodę technologiczną
- zbiornik roztworu amoniaku
8-dozownik roztworu amoniaku
- dozownik wody technologicznej
- zbiornik wody technologicznej
Claims (6)
1. Sposób oczyszczania gazów spalinowych w instalacjach przemysłowych, obejmujący wstępne usuwanie cząstek stałych do poziomu 50-150 mg/m3 gazów, a następnie kontaktowanie gazów z wodnym roztworem amoniaku o stężeniu od 15% do 25%, znamienny tym, że z gazów spalinowych o temperaturze 150-180°C usuwa się cząstki stałe, a następnie wprowadza się gaz w kierunku reaktora i przed osiągnięciem wlotu reaktora dozuje się do tego gazu, współprądowo, mający postać kropelek roztwór amoniaku o temperaturze od 0 do 30°C, a w przestrzeni reaktora, także współprądowo, do gazów wtryskuje się wodę technologiczną o temperaturze wynoszącej od 0 do 30°C, w ilości od 20 do 50 g wody na 1 m3 oczyszczanych suchych gazów spalinowych, przy czym w reaktorze tworzą się, zawieszone w gazach, stałe cząstki siarczanu amonu (NH4)2SO4, które oddziela się z użyciem filtrów cząstek stałych, a oczyszczone gazy spalinowe poprzez wentylator wyciągowy wyrzucane są do komina i opuszczają instalację.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z gazów, po opuszczeniu przestrzeni reaktora, usuwa się cząstki stałe do poziomu wynoszącego nie więcej niż 20 mg/m3.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dozowana w reaktorze woda ma temperaturę otoczenia poniżej 25°C.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że gazy spalinowe są kontaktowane z roztworem amoniaku przez co najmniej 0,1-0,3 s, a poniżej 1 s, przed dozowaniem wody do mieszaniny reakcyjnej.
5. Sposób według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że kontaktowanie gazów spalinowych z roztworem amoniaku i następnie z wodą trwa od 8 do 12 sekund.
6. Instalacja do oczyszczania gazów spalinowych zawierająca pierwszy filtr cząstek stałych umieszczony przed dozownikiem wodnego roztworu amoniaku, reaktor oczyszczania, drugi filtr cząstek stałych, dozownik absorbentu w postaci wodnego roztworu amoniaku oraz dozownik wody technologicznej, znamienna tym, że dozownik 15% - 25% roztworu wodnego amoniaku (8) jest zaopatrzony w co najmniej jedną dyszę rozpylającą ten roztwór, umieszczoną w kanale doprowadzającym gazy do reaktora oczyszczania (2), przed wlotem do tego reaktora oczyszczania (2), współprądowo w relacji do kierunku przepływu gazów spalinowych, a dysza (6) lub układ dysz (6) rozpylających wodę technologiczną z dozownika wody technologicznej (9) umieszczona (-e) jest (są) w górnej części reaktora (2) współprądowo w relacji do kierunku przepływu gazów spalinowych, a w dolnej części reaktor oczyszczania (2) jest zaopatrzony w kanał wyprowadzający gaz poprzez drugi filtr (3) cząstek stałych siarczanu amonu (NH4)2SO4 do komina wylotowego.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL434615A PL244618B1 (pl) | 2020-07-10 | 2020-07-10 | Sposób oczyszczania gazów spalinowych w instalacjach przemysłowych oraz instalacja do realizacji tego sposobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL434615A PL244618B1 (pl) | 2020-07-10 | 2020-07-10 | Sposób oczyszczania gazów spalinowych w instalacjach przemysłowych oraz instalacja do realizacji tego sposobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL434615A1 PL434615A1 (pl) | 2022-01-17 |
| PL244618B1 true PL244618B1 (pl) | 2024-02-19 |
Family
ID=80111427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL434615A PL244618B1 (pl) | 2020-07-10 | 2020-07-10 | Sposób oczyszczania gazów spalinowych w instalacjach przemysłowych oraz instalacja do realizacji tego sposobu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL244618B1 (pl) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08299755A (ja) * | 1995-05-01 | 1996-11-19 | Nitto Kikai Kk | 排煙脱硫方法および装置 |
| CN1202390A (zh) * | 1998-04-13 | 1998-12-23 | 冶金工业部建筑研究总院冶金环境保护研究所 | 半干式烟气脱硫与生产磁化肥的一体化方法和设备 |
| CN1981913A (zh) * | 2005-12-28 | 2007-06-20 | 北京国纬达环保科技有限公司 | 烟气脱硫及脱硫产物连续生产硫酸铵的一体化方法和设备 |
| UA41199U (ru) * | 2008-12-10 | 2009-05-12 | Николай Андреевич Борисов | Способ комплексной пылесероочистки дымовых газов теплоэлектростанций |
| CN109364747A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-02-22 | 中冶焦耐(大连)工程技术有限公司 | 一种焦炉烟气除尘脱硫系统及工艺 |
-
2020
- 2020-07-10 PL PL434615A patent/PL244618B1/pl unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08299755A (ja) * | 1995-05-01 | 1996-11-19 | Nitto Kikai Kk | 排煙脱硫方法および装置 |
| CN1202390A (zh) * | 1998-04-13 | 1998-12-23 | 冶金工业部建筑研究总院冶金环境保护研究所 | 半干式烟气脱硫与生产磁化肥的一体化方法和设备 |
| CN1981913A (zh) * | 2005-12-28 | 2007-06-20 | 北京国纬达环保科技有限公司 | 烟气脱硫及脱硫产物连续生产硫酸铵的一体化方法和设备 |
| UA41199U (ru) * | 2008-12-10 | 2009-05-12 | Николай Андреевич Борисов | Способ комплексной пылесероочистки дымовых газов теплоэлектростанций |
| CN109364747A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-02-22 | 中冶焦耐(大连)工程技术有限公司 | 一种焦炉烟气除尘脱硫系统及工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL434615A1 (pl) | 2022-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2020413277B2 (en) | Controlling aerosol production during absorption in ammonia-based desulfurization | |
| RU2645987C2 (ru) | Способ и устройство для удаления примесей из выхлопных газов | |
| US8147785B2 (en) | Combustion flue gas NOx treatment | |
| US4197278A (en) | Sequential removal of sulfur oxides from hot gases | |
| RU2459655C2 (ru) | Устройство и способ очистки дымовых газов | |
| US4795619A (en) | Removal of acid gases in dry scrubbing of hot gases | |
| CZ295458B6 (cs) | Zařízení pro mokré čištění spalin | |
| CN113856441B (zh) | 氨法脱硫方法和氨法脱硫装置 | |
| CN101797472A (zh) | 一种烟气处理工艺 | |
| RS59674B1 (sr) | Postupak za uklanjanje oksida azota iz struje gasa | |
| CZ291726B6 (cs) | Způsob zpracovávání spalin | |
| CN101342459A (zh) | 废气脱硫回用处理方法及装置 | |
| WO2008100317A1 (en) | Scrubber system for the desulfurization of gaseous streams | |
| CN101262929B (zh) | 从烟道气流中除去三氧化硫 | |
| CN101543724A (zh) | 一种适合烧结烟气处理的氨法脱硫方法 | |
| US5348715A (en) | Processes to remove acid forming gases from exhaust gases | |
| RU2698835C2 (ru) | Способ и устройство для частичного удаления загрязнений из технологического газового потока | |
| US20200368680A1 (en) | Method for Treating Exhaust Gases Containing Sulfur Oxides | |
| EP0862939B1 (en) | Flue gas treating process | |
| CA1052980A (en) | Process for the removal of sulfur dioxide from exhaust flue gases | |
| PL244618B1 (pl) | Sposób oczyszczania gazów spalinowych w instalacjach przemysłowych oraz instalacja do realizacji tego sposobu | |
| CN222709374U (zh) | 烟气脱硫系统 | |
| JPS60212210A (ja) | 排ガス処理装置における排液の処理方法 | |
| CN114570189A (zh) | 一种危废焚烧系统烟气脱酸的装置和方法 | |
| Schulte | Walther Process |