DK152177B - Fremgangsmaade til fjernelse af svovldioxyd fra en gasstroem - Google Patents

Description

DK 152177 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fjernelse af svovldioxyd fra en gasstrøm, ved hvilken der bruges et nyt dobbeltkredsløb -SC^- rensningssystem til afsvovling af røggasser? i dette system 5 udnytter man rensningsvandet optimalt, hvorved opslæmningens koncentration kontrolleres til opnåelse af effektivitet med hensyn til fjernelse af S02 og afkøling.

Vask eller skrubning af kedel-røggasser med opslæmninger af kalksten (CaCO^) eller kalcinerede kalk-10 stensprodukter, kalk og hydratiseret kalk, er en kendt fremgangsmåde til fjernelse af svovldioxyd (SC>2) fra disse forbrændingsgasser. Standardsystemet behøver imidlertid væsentlige mængder supplementsvand, rensningsvand i drift og forøger derfor anlæggets samlede behov 15 for vand. Da egnede kvaliteter vand i mange tilfælde kun står til rådighed for anlægget i begrænsede mængder, er det afgørende at vaskesystemet bruger den mindst mulige mængde supplementsvand eller genbrugsvand af høj kvalitet.

20 Supplementsvand behøves i svovldioxyd-vaskesy- stemer for at erstatte vand der først og fremmest mistes på to områder: 1) vand som er mistet ved fordampning ved afkøling og nedsættelse af temperaturen af de røggasser der går ind i skrubberen; og 2) vand der tabes 25 med afgivelsen af det faste spildprodukt, der består af en opslæmning af uomsat reagens, kalciumsulfit-hydrater og kalciumsulfat-hydrater, som udgår af systemet. De totale behov for supplementsvand for systemet kan derfor minimeres ved at man nedsætter disse vandtab.

30 Det har nu vist sig at man ved at kontrollere re cirkuleret vand fra et afvandingssystem og selektiv udnyttelse af strømme med højt og med lavt indhold af faststof fra absorptionssystemet kan kontrollere køler-opslæmningens koncentration og nedsætte behovet for nyt· 35 DK 152177& 2 supplementsvand. I den toløkkede proces (dobbeltkreds-løbprocessen) er hoved-absorptionssystemet incl. demi-sterne,der er tilbøjelige til at afsætte aflejringer og til korrosion, adskilt fra processens fordampnings-køle-5 kredsløb. Alt det recirkulerede vand returneres til fordampnings-kølekredsløbet og intet til det kredsløb som indeholder demisterne og de primære absorptionssektioner. Under varierende tilførselshastigheder af SC>2 kan imidlertid det recirkulerede vand til kølekredslø-10 bet være i overskud eller være i utilstrækkelig mængde for den evaporative materialebalance i kølekredsløbet (quencher loop). For at kompensere for begge disse slags ubalance er det nødvendigt at anvende en separator og strømningskontrol mellem de to kredsløb for at forøge 15 eller nedsætte vandbalancestrømmen til kølekredsløbet samtidig med at man holder absorptionskredsløbet (absorber loop) i den rigtige driftsbalance. Normalt skal opslæmningens sammensætning kontrolleres til at tillade mere end 3% reaktionsprodukter af kalciumssulfit og kal-20 ciumsulfat tilsammen i kølekredsløbet. For at opnå en effektiv absorption af svovldioxyd må desuden kalciumbasen holdes på over et minimumsniveau. Typisk drives absorberen med faststofindhold på mellem 6 og 14%.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig 25 ved det i krav 1's kendetegnende del angivne. Forskellige fordelagtige udførelsesformer for fremgangsmåden ifølge opfindelsen er angivet i kravene 2 til 5.

Den dobbelte kredsløbsproces muliggør drift af demisterne og de primære absorbersektioner i et fuldstæn-30 dig åbent kredsløb, hvorved der undgås recirkulation af forurenet vand og anvendelsen af yderligere demister-vaskevand maximeres. Elimination af recirkuleret vand i disse sektioner nedsætter den skorpedannelse, belægning, skældannelse og ukontrolleret krystallisation, der hæm-35 mer kontinuerlig drift af SC^-fjernelsessystemet. Dette tillader også brug af mindre kostbare materialer end der ellers ville behøves for at forhindre angreb af opløste

DK 152177 B

3 kemikalier såsom klorider.

Anvendelse af recirkuleret vand fra afvandingssystemet i det andet kredsløb, kølesektionen, tillader drift af det samlede system i lukket kredsløb således at 5 alt det til rådighed stående vand udnyttes i processen og ikke går til spilde.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal i det følgende belyses nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken 10 fig. 1 viser et forenklet strømningsdiagram for systemet og fig. 2 en skematisk gengivelse, delvis i snit, af et flertrins-absorptionstårn der egner sig til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

15 I fig. 1 angiver henvisningstallet 10 generelt et system til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og systemet har et flertrinskøler-absorbertårn 12 der vil blive beskrevet mere udførligt i forbindelse med fig. 2, og hvilket tårn har en køler 14 og en absorber 20 16.

Pile 18a, 18b og 18c angiver henholdsvis en gasstrøm til køleren 14, en gasstrøm fra køleren 14 til absorberen 16 og den for S02 befriede afgangsgas fra absorberen 16.

Andre primære komponenter i systemet af en absor- 25 bertank 20, en køletank 22, et afvandingssystem 24, en absorber-separator 26, pumper 28, 30 og 32, der hver har en vandindgang med vandlukke angivet med henvisningstallene 34a, 34b og 34c for pumperne henholdsvis 32, 30 og 28.

30 De primære væske/opslæmnings-ledninger for syste met er: en ledning 36 fra absorbertanken 20 til pumpen 28; en ledning 38 som udgør den primære absorberfødeled-ning fra pumpem 28 til absorberen 16; en sekundær absorberf ødeledning 40 fra absorbertanken 20 til pumpen 30; 35 en sekundær absorberfødeledning 42 fra pumpen 30 til absorberen 16; en ledning 44 som er en afgrening af ledningen 42 og fører fra den sekundære absorberfødeled-

DK 152177 B

4 ning til separatoren 26; en ledning 46 fra absorberen 16 til absorbertanken 20; en demistor-vaskevandsledning 48 til flertrinskøler-absorbertårnet 12; en reagens-fødeledning 50 til absorbertanken 20; en udgangsledning 52 5 fra absorberseparatoren 26 til absorbertanken 20; en udgangsledning 54 fra absorberseparatoren 26; en overløbsledning 56 fra absorbertanken 20 til køletanken 22; en ledning 58 fra køletanken 22 til pumpen 32; en køler-fødeledning 60 fra pumpen 32 til køleren 14; en køler-10 returledning 62 fra køleren 14 til køletanken 22; en afgangsledning 64 fra køletanken 22 til afvandingssystemet 24; en ledning 66 fra afvandingssystemet 24 til køletanken 22; og en afgangsledning 68 fra afvandingssystemet 24.

15 I fig. 2 ses det at flertrinskøler-absorbertår net 12 har en lodret forløbende skal 70 med røggasindgang 72 ved den nederste ende og en udgang 73 for SC^-befriet røggas ved den øverste ende. Under røggasindgangen 72 er der en sump eller køletank 22 forsynet med en 20 sump-omrøringsmekanisme der generelt er betegnet 76.

I fig. 2 er kølesektionen generelt betegnet 14 og absorbersektionen generelt betegnet 16. Kølesektionen har et antal fordelerrør 80 som er forbundet med ledningen 60 fra pumpen 32, idet hvert af fordelerrørene er 25 forsynet med et antal udsprøjtningsdyser 82. Ved en fore-trukken udførelsesform er kølesektionerne 14 af cyklontype, og de røggasser der går ind gennem indgangen 72 bringes til at strømme tangentielt opad. Den i fig. 1 viste returledning 62 er i virkeligheden returnering un-30 der tyngdekraftens indvirkning af behandlingsvæsken fra fordelerrørene 80 til køletanken 22.

Mellem kølesektionen 14 og absorbersektionen 16 er der en gas/væske-kugleseparator som generelt er betegnet 84. Separatoren 84 opsamler vandet fra demisteren 35 og opslæmningsvæsken fra absorberen, og den samlede væske dirigeres fra separatoren 84 til returnering til absorbertanken ved hjælp af ledningen 46. Over kuglesepa- DK 152177 BL .

5 ratoren 84 er der et antal fordelerrør betegnet 86 og 86a, der hver er forbundet med de primære og sekundære absorberfødeledninger 38 og 42.

9

Hvert af fordelerrørene 86 og 86a er forsynet 5 med et antal dyser 88 af udsprøjtningstypen, og mellem fordelerrørene 86 og 86a er der en konventionel tårnpakning 90. Over fordelerrøret 86a er der anbragt en nedre demister 92 og en øvre demistor 94. Vaskevand til den nedre demister leveres gennem et fordelerrør 96 med ud-10 mundinger 98 af sprøjtetypen. Den øvre demistor 94 er også forsynet med et vaskevandsorgan, nemlig et fordelerrør 100 forsynet med udgangsåbninger 102 af sprøjte-typen.

Absorber-separatoren 26 og afvandingssystemet 24, 15 begge vist i fig. 1, kan have form af hydrokloner, fortykkere, centrifuger eller vakuumfiltre.

Som vist på tegningen har dobbeltkredsløbet et kølekredsløb A i hvilket næsten hele fordampningsvandtabet forekommer, og et absorptionskredsløb B (der 20 indbefatter demisterne 92-94), hvori gasserne passerer først gennem kølekredsløbet og derefter gennem absorptionskredsløbet. Reagensstrømmen sker i modstrøm til gasstrømmen så den først passerer gennem absorptionskredsløbet. Faststoffer fjernes fra systemet på følgen-25 de måde: Faste reaktionsprodukter mellem det ’kalciumbaserede reagens og svovldioxyd såvel som noget uomsat reagens føres fra absorbertanken 20 i absorptionskredsløbet B til kølekredsløbet A sammen med noget vand gennem ledningen 56 med temmelig konstant koncentration.

30 Opslæmning fødes også til kredsløbet A gennem lednin-ge 44, absorberseparatoren 26 og ledningen 54. De faste stoffer cirkuleres derefter gennem kølekredsløbet A, hvori der dannes yderligere reaktionsprodukter efterhånden som koncentrationen af uomsat reagens aftager. De· 35 faste stoffer afgives derefter fra køleren til afvandingssystemet 24 og til endelig deponering af spildmateriale.

Supplementsvand går ind i absorptionskredsløbet

DK 152177B

6 som (1) vand der kommer ind sammen med reagenset gennem ledningen 50; (2) små mængder vand til opslæmningspumpens pakbøsninger ved 34c og 34b; og (3) demister-vaskevand gennem ledningen 48. Supplementsvand går ind i kølekreds-5 løbet som (1) små mængder frisk supplementsvnd til opslæmningspumpers og omrøreres pakbøsninger ved henholdsvis 34a og 34d; (2) køler-supplementsvand (recirkuleret vand) gennem ledningen 66, hvilket erstatter det meste af fordampningenstabene; og (3) vand der ledsager affalds-10 stofferne fra absorptionskredsløbet, ved 56'.

Når procesbehovene for køler-supplementsvand tilfredsstilles af det recirkulerede vand, der frembringes af opslæmningens-afvandingssystemet og det der afgår fra absorberkredsløbet, opnås der optimal vandudnyttelse.

15 Når mængden af udviklet recirkuleret vand oversti ger kølerens behov for supplementsvand, må koncentrationen af faststof i afgangsvæsken fra absorberkredsløbet forøges. Dette opnås ved standardkontroller på absorberseparatoren 26, der dirigerer strømmen med højt faststof-20 indhold, et faststofindhold i området 10 til 50%, så det strømmer gennem ledningen 54 og blandes med den opslæmning som strømmer gennem ledningen 56, mens strømmen med lavt indhold af faststof, med et faststofindhold i området 3 til 10%, returneres til absorbertanken 20.

25 Absorberkredsløbet arbejder i så fald som et åbent system som afleverer opslæmning med højt faststofindhold til kølekredsløbet. Set under ét udgør de to kredsløb naturligvis et lukket kredsløbsystem.

For de arbejdsbetingelser hvor mængden af dannet 30 recirkuleret vand er mindre end behovene for supplementsvand i køleren, er det ønskeligt at forøge vandindholdet eller nedsætte faststofindholdet i den opslæmning der afgår fra absorberen, og det sker ved at man dirigerer den strøm med lavt faststofindhold, som udgår fra separato-35 ren 26, så den i ledningen 56' blandes med den opslæmning som afgår fra absorbertanken. Samtidig kan der sættes vand til absorberkredsløbet som demistor-vaskevand

DK 152177B

7 i forhold til det samlede behov for frisk supplementsvand.

Som beskrevet ovenfor er det nødvendigt at variere den mængde vand der afgår med de afgående faststoffer 5 fra absorberkredsløbet, dvs. koncentrationen af afgangsopslæmningen, uden at påvirke balancen mellem faststof og kemikalier i absorberkredsløbet. Dette gøres ved anvendelse af faststof/væskeseparationsorganet 26 og kontroller som går i handelen. Dette organ behandler en por-10 tion af absorberkredsløbets opslæmning til udvikling af to strømme, en strøm med højt faststofindhold og en strøm med lavt faststofindhold. Den ene eller begge disse strømme kan kombineres gennem en eller flere ledninger 54 med en passende mængde ubehandlet absorberkredsløbs-15 opslæmning 56 til frembringelse af en strøm 56', der har den ønskede koncentration i den opslæmning som strømmer ind i køletanken 22. På denne måde kan der opnås vidt forskellige faststofindhold fra absorber-afgangsstrømmen.

20 Eftersom anlæggets driftsbetingelser, dvs. be lastningsfaktor og indhold af S02 i gassen, stadig varierer, ændrer sig også hastigheden af faststofdannelse i absorber-kredsløbet og den mængde vand som behøver at gå ind i kølekredsløbet. For at muliggøre det for absorp-25 tionssystemet at reagere i overensstemmelse med procesbehovene for vand kontra faststoffer i opslæmningen, benyttes der et processignal. Dette signal sætter S02-mas-sestrømningen ind i absorptionstårnet, absorberopslæmningens massefylde eller en hvilken som helst anden pro-30 cesvariabel, der ændrer sig med ændret SC^-massestrøm- ning til absorptionstårnet, i relation til den udkrævede koncentration af opslæmnings-afgang fra absorptionskredsløbet til køletanken. Signalet går som input til et ikke vist kontrolorgan som opretholder koncentrationen af 35 faststofafgang til køletanken på det ønskede niveau.

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til fjernelse af svovldioxyd fra en gasstrøm, kendetegnet ved at man _ a) i et første kredsløb afkøler gasstrømmen med en 5 alkaliholdig første vandig opslæmning, b) leder afløbet fra køleren ind i en kølevæskelager beholder, c) i et andet kredsløb vasker den afkølede gasstrøm ^ q med en anden vandig opslæmning, der er adskilt fra den første vandige opslæmning og indeholder et alkali, i en svovl-dioxydabsorber og til slut d) regulerer det tilbageførte vand og den selektive udnyttelse af strømme med højere og med lavere faststofind- ^ hold fra en separator, idet man i) i et væske/faststof-koncentreringsorgan adskiller den fra svovldioxydabsorberen afgivne vandige opslæmning i en overløbsstrøm med lavt faststofindhold og en underløbsstrøm med højt faststof- 2Q indhold, ii) fører den del af den vandige opslæmning, der har højt faststofindhold, ind i kølevæskelagerbehol-deren, iii) kontinuerligt afvander en del af køleopslæmnin- 22 gen fra kølevæskelagerbeholderen og til slut iv) fjerner faststofferne fra afvandingen mens vandet ledes til kølevæskelagerbeholderen.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved at man i trin d) indfører frisk vand og en koncentre- 2Q ret opslæmning af alkaliske faststoffer ind i den fra kølevæskelagerbeholderen tilførte del af vaskeopslæmningen, med henblik på at undgå ophobning af opløste kalciumsulfat-forbindelser i afløbet fra køleren i trin b) og tilvejebringelse af et i det væsentlige åbent kredsløbsystem i 35 afløbet fra køleren i trin b).

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved at man fjerner en del af den første op- DK 152177 B slæmning i trin a), udtrækker vand fra den og på ny returnerer den til den første opslæmning i trin a).

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved at koncentrationen af alkaliske faststoffer i den kon- 5 centrerede, i afløbet fra køleren i trin b) indførte opslæmning, holdes i området 30-40%, mens koncentrationen af alkaliske faststoffer i den fra den anden opslæmning i trin b) fjernede opslæmning holdes i området 5-15%.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet 10 ved at man til nedsættelse af den mængde vand der må sættes til vaskekredsløbet til opretholdelse af faststofindholdet på en ønsket værdi, og til forøgelse af den mængde vand der sættes til vaskekredsløbet ved at udtage opslæmningsportioner med lavt indhold af alkaliske faststoffer 15 og tilbageføre opslæmningsportioner med højere indhold af alkaliske faststoffer, regulerer den mængde vand, der sættes både til vaskekredsløbet og til kølekredsløbet, ved selektivt at fjerne opslæmningsportioner fra vaskeopslæmningskredsløbet i trin a) med højere indhold af alkaliske 20 faststoffer og tilbageførsel af opslæmningsportioner til vaskeopslæmningskredsløbet med lavere indhold af alkaliske faststoffer. 25 30 35