DK155780B - Fremgangsmaade til rensning af roeggasser fra varmeanlaeg samt et anlaeg til udoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

DK 155780B

i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til rensning af røggasser fra varmeanlæg, såsom oliefyringsanlæg, før deres udsendelse i den atmosfæriske luft, hvilken røggas indeholder urenheder i form af faste partikler, såsom flyveaske, samt nitrogenoxider 5 og svovloxider, hvilken fremgangsmåde omfatter følgende trin: a) fjernelse af faste partikler fra røggassen, b) ledning af røggassen igennem en første regn af vandholdig 10 væske, og c) ledning af røggassen igennem en anden regn af vandholdig væske, som udsendes i retning modsat røggassens strøm- ni ngsretni ng.

15

Fra dansk fremlæggelsesskrift nr. 134.845 kendes en fremgangsmåde til rensning af afgangsluft fra tørreanlæg til tørring af gødning fra husdyr, hvorved afgangsluften føres til en totri ns 1 uf tvasker . Rensningen foregår her ved direkte kontakt 20 imellem afgangs 1 uften og tilsatte væsker og samtidigt tilføres der ekstra luft i det andet trin for at fortynde afgangsluften og sænke temperaturen til under 65°C.

Fra dansk patentskrift nr. 152.177 kendes en fremgangsmåde 25 til udvaskning af svovldioxyd fra en gasstrøm, hvorved gas strømmen udsættes for en brat køling med en første vandig opløsning, indeholdende alkalifast stof, hvorefter den bratkølede gasstrøm vaskes med en anden vandig opløsning, indeholdende alkalifast stof. Røggasserne udsættes herved for direkte 30 afkøling under tilførsel af betydelige mængder af væske, via dyser.

Formålet med opfindelsen er at forbedre den indledningsvis nævnte fremgangsmåde på en sådan måde, at mængden af svovloxi-35 der reduceres til 0-2 volumen% i røggassen samtidig med at denne temperatur sænkes, således at den kan udsendes i den atmosfæriske luft omtrent ved stuetemperaturen.

DK 155780B

2

Dette opnås ved, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at den første regn af væske udsendes intermitterende, og at røggassens temperatur reduceres imellem trinene (b) og (c) til imellem 20°C og 30°C ved at røggassen ledes i-5 gennem en varmeveksler, hvori røggassen ikke kommer i direkte kontakt med et varmevekslerfluidum (= trin d).

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er endvidere ejendommelig ved, at den yderligere omfatter følgende trin: 10 e) ledning af røggassen igennem en film af alkalisk væske imellem trinnet (d) og trinnet (c), f) ledning af røggassen igennem en svovlsyreneutraliserende 15 væske i en beholder efter trinnet (c), og g) ledning af røggassen igennem et yderligere svovldioxidneutraliserende apparat efter trinnet (f).

20 Herved opnås, at den udsendte røg bliver således renset, at den kan sammenlignes med den atmosfæriske luft med hensyn til indhold af forbrændingsgasser. Indholdet af svovldioxid og svovlsyre er omtrent fuldstændigt fjernet, således at der kun vil være fra 0 til 2 vol% tilbage heraf. Resultatet af rens-25 ningen er, at omkostningerne til bygning af større skorstene fuldstændigt fjernes.

Samtidigt kan røggassens varme udnyttes fuldt ud og helt ned til de 20-30° til opvarmningsformål, da der ikke længere kræ-30 ves en temperatur på mindst ca. 150 til 160°C i røggassen under dennes passage igennem en skorsten. Denne høje temperatur har været nødvendig i de hidtil kendte anlæg for at sikre, at røggassens indhold af svovlsyre ikke bliver aggressiv i selve skorstenen. Den nævnte virkning skyldes en samvirken af de 35 forskellige væsker og den kraftige temperatursænkning, som røggassen udsættes for. En sænkning af temperaturen i den delvis rensede røggas efter den første behandling med en regn af vandholdig væske medfører en kraftig accelererende virkning 3

DK 155780 B

med hensyn til SC^'s - SO3's overgang til H2SO3 og H2SO4. Filmen med alkalisk væske sikrer en neutralisering af den hidtil dannede H2SO4 og en oxidering af tilstedeværende nitrogenoxider. Den sidste regn af vandholdig væske sikrer en over-5 gang af resterende mængder af S02 og S03 til H2SO3 og H2SO4, som fjernes under passagen igennem den svovlsyreneutraliserende væskebeholdning før udstrømningen til den atmosfæriske luft. Som en yderligere sikkerhedsforanstaltning kan den rensede røggas eventuelt sendes igennem et yderligere neutralise-10 ringsapparat. De lave temperaturer i den afkølede røggas medfører en betydelig øgning af svovldioxidets evne til at gå i forbindelse med den pågældende mængde af vandholdig væske.

Ved en normal fortætning af svovldioxid ved 0°C med vand sker fortætningen med følgende forhold, nemlig 1 del vand til 80 15 dele S02/ og hver gang, der sker en temperaturstigning på 20°C, halveres tallet for S02. Ved de foreliggende 20 til 30°C i røggassen vil der således kunne optages betydelige større mængder af S02 i den vandholdige væske end i hidtil kendte anlæg, hvorved forbruget af vandholdig væske bliver forholdsvis 20 lille i forhold til normale skrubbere, der arbejder ved temperaturer på ca. 70 til 80 * C.

Varmeveksleren åbner mulighed for opvarmning af f.eks. vand til fjernvarme eller kedelvand samt en foropvarmning af for-25 brændingsluft. Foropvarmningen af forbrændingsluften fremmer forbrændingen, idet forbrændingen forbedres med 1,4% for hver 10°'s tilvækst i forbrændingsluftens temperatur. Varmetabet fra anlægget bliver derved yderst lille i forhold til det tab, der forekommer i forbindelse med anlæg med skor’-30 stene. På grund af den mindre mængde af nødvendig væske kan det til udøvelse af fremgangsmåden nødvendige anlæg være forholdsvis lille og kompakt, og på grund af den større ef-

O

fektivitet pr. m røggas og den effektive udnyttelse af varmen, bliver driftsudgifterne forholdsvis små.

35

Da ifølge opfindelsen røggassen sammen med den første regn af væske kan ledes i i hovedsagen lodret retning ned igennem varmeveksleren ned til mødet med filmen af alkalisk væske og den

DK 155780B

4 anden regn af væske, åbnes der mulighed for effektiv udnyttelse af tyngdekraften samt særlig god varmeovergang til var-meveksleren.

5 Endvidere kan ifølge opfindelsen væsken, der indgår i den første og den anden regn af vandholdig væske være en blanding af vand og hydrogenperoxid, hvorved sikres særlig effektiv oxidation af svovldioxiden til svovltrioxiden.

10 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan udøves i et rensningsanlæg som omfatter et apparat, hvori faste partikler, såsom flyveaske, sikres fjernet fra røggassen, samt et apparat til reduktion af nitrogenoxider og fjernelse af svovldioxid fra røggassen, hvilket sidste apparat er indrettet til efter ønske at 15 blive tilsluttet et neutraliseringsapparat. I dette rensningsanlæg omfatter apparatet til reduktion af nitrogenoxider og fjernelse af svovldioxid, set i gennemstrømningsretningen en første røgvasker, der udsætter den gennemstrømmende røggas for en første regn af væske, og en to-trinsvarmeveksler, som sæn-20 ker røggassens temperatur til ca. 20 til 30°C, og som omfatter både en højtemperaturvarmeveksler og lavtemperaturvarmeveksler, hvor højtemperaturvarmeveksleren er indrettet til at overføre varme fra røggassen til vand, såsom kedelvand eller fjernvarmevand, og 1 avtemperaturvarmeveksleren er indrettet 25 til at overføre varme fra røggassen til luft, der tilføres forbrændingen. Efter to-trinsvarmeveksleren er der anbragt en roterende skive til spredning af tilført, alkalisk væske, såsom kalkmælk eller chlorkalk i en film på tværs af apparatet på det pågældende sted, og efter denne roterende skive er ti 1 -30 vejebragt en anden røgvasker til udsprøjtning af en anden regn af væske i den gennemstrømmende røggas. Apparatet til reduktion af nitrogenoxider og fjernelse af svovldioxid ved udgangsenden har en med af løbsorganer forsynet beholder til opsamling af væske fra røgvaskerne og den roterende skive, og 35 hvori røggassen før udstrømningen tvinges til at passere igennem den i beholderen .værende væske.

Dette rensningsanlæg er særligt effektivt virkende og muliggør ved brug af passende følere og reguleringsorganer, at systemet 5

DK 155780 B

kan styres med stor sikkerhed. Det skal her bemærkes, at røggassen, der behandles, som nævnt, først sikres frigjort for faste partikler, såsom flyveaskesand. Dette kan foregå på mange forskellige måder, såsom ved hjælp af et partikeludski1-5 lelsesapparat i form af en multicyklon eller filtre. Hvis det drejer sig om oliefyring, kan partikeludski1lelsesapparatet understøttes af et emulsionsanlæg, som er placeret før oliebrænderen. I dette emulsionsanlæg emulgeres på kendt måde vand i olien, således at oliens overfladespænding ændres, og en 10 normal oliedråbe bliver til ca. 10 til 20 små oliedråber i brænderen, hvorved opnås bedre findeling af olien i selve forbrændingen. Dette medfører, at alle carbonpartikler forsvinder fra røggassen, og der opnås optimal forbrænding.

15 Højtemperaturvarmeveksleren kan være indrettet til at bibringe røggassen en temperatursænkning til ca. 70-80°C, og lavtemperaturvarmeveksleren være indrettet til at bibringe røggassen en yderligere temperatursænkning til ca. 20-30°C, hvorved sikres særlig effektiv udnyttelse af varmen. Da den første røg-20 vasker, to-trinsvarmeveksleren, den roterende skive samt den anden røgvasker kan være anbragt efter hinanden og i hovedsagen lodret oven over hinanden med den første røgvasker øverst, kan anlægget blive særligt kompakt.

25 Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser et større røggasrensningsanlæg, som er indrettet til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfinde1-30 sen, og fig. 2 et snit igennem en del af det i fig. 1 viste anlæg, set i større målforhold.

3 5

Det i fig. 1 viste røggasrensningsanlæg viser i rækkefølge i overensstemmelse med røggassens gennemstrømningsretning et partikeludskilningsapparat 1, et apparat 2 til fjernelse af svovldioxid og nitrogenoxider samt udnyttelse af 6

DK 155780 B

røggassens varme, et neutralisationsapparat 3, såsom en almindelig kendt kaskadeskrubber og en dråbesamler 4, såsom en cyklondråbesamler. Fra dråbesamleren strømmer den rensede røggas direkte ud i det fri. Neutralisationsappa-5 ratet eller eventuelt blot bunden af apparatet 2 er nedadtil forbundet med et separationsapparat 5, hvori den kalkmælk, der anvendes i neutralisationsapparatet, og som har bidraget til neutralisering af svovlsyren i røggassen, adskilles fra gips (CaSO.) på almindelig kendt måde. Gipsen 10 4 ledes bort, medens resterende kalkmælk via en ledning 6 ledes tilbage tilbrug i rensningsanlægget, eventuelt under tilsætning af nyt kalkmælk. I det viste tilfælde står som nævnt bunden af apparatet 2 i forbindelse med neutralisationsapparatet 3 via en ledning 7, så at væske, der opsam-15 les i bunden af apparatet 2, kan strømme over i neutralisationsapparatet 3. Da anlægget ifølge opfindelsen kun som en sikkerhedsforanstaltning er indrettet til at blive tilsluttet et neutralisationsapparat, kan forbindelsen 7 være indrettet til at føre væske direkte ned til separationsappa- 20 ratet 5, der ligeledes er af en almindelig kendt type, såsom en centrifuge. Dråbesamleren 4 fjerner eventuelle rester af kalkmælk fra den rensede røggas før udsendelsen til det fri.

25

Som det fremgår af fig, 2, der viser et lodret snit igennem apparatet 2 til fjernelse af svovldioxid og nitrogenoxider og udnyttelse af røggassens varme, møder den fra partikeludskilnings apparatet strømmende røggas en første røgvasker ved indgangen til apparatet 2. Denne første røgvasker efter-30 følges af en to-trinsvarmeveksler, som består af en højtryksvarmeveksler 9 og en lavtryksvarmeveks ler 10, Et kort stykke under lavtemperaturvarmeveksleren 10 er der placeret en kegleformet skive 11 af en almindelig kendt type, og som ved hjælp af en elektromotor 12 bringes til at rotere. Umid-35 delbart over midten af denne kegleformede skive 11 udmunder der et rør 13 for tilførsel af en alkalisk væske, såsom kalkmælk eller chlorkalk til den roterende skive 11. Umid- * delbart under den roterende skive, er der anbragt en anden 7

DK 155780 B

røgvasker 14, der i modsætning til den første røgvasker 8, er indrettet til at sende en regn af væske ud i retning imod røggassens gennemstrømningsretning. Apparatet 2 ender i en beholderdannende bøjning 15, som er indrettet til optagelse 5 af væske fra de to røgvaskere og den roterende skive. På grund af, at denne del af apparatet 2 danner en bøjning, tvinges røggassen ved et passende reguleret væskeniveau til at strømme igennem den i denne bøjning opsamlede væske, før den strømmer videre ud igennem apparatets udgangskanal 16. Som 10 vist er den beholderdannende bøjning 15 nedadtil forsynet med afløb for den opsamlede væske, der ledes bort igennem den tidligere nævnte ledning 7.

De to røgvaskere 8 og 14 er af en hvilken som helst pas-15 sende type, som er indrettet til at sende en regn af vand, indeholdende hydrogenperoxid, ud over den gennemstrømmende røggas, hvis gennemstrømningsretning overalt er antydet ved hjælp af i hovedsagen lodrette pile. Den første røg-vasker 8 sender endvidere regnen af væske ud over lavtryks-20 varmeveksleren, og sammen med røggassen afgiver denne væske varme til det igennem et rørsystem strømmende vand til en kedel eller fjernvarme. Før indstrømningen i apparatet 2 har røggassen en temperatur på 200-260°C, og efter passagen af højtryksvarmeveksleren har røggassen en temperatur på 25 70-80°C, hvorved vandet i varmeveksleren har fået dets tem peratur hævet til 95-105°C, Efter højtryksvarmeveksleren møder væske og røggas lavtryksvarmeveksleren, der fortrinsvis har form af en stor mængde tværgående glasrør, fortrinsvis af pyrexglas, som er velegnet til at tåle høje tempera-30 turer og svovlsyre. Igennem disse glasrør strømmer der atmosfærisk luft ved 10-25°C, og under -passagen igennem varmeveksleren får denne atmosfæriske luft hævet temperaturen til 45-55°C, så at den er velegnet til brug som forbrændingsluft. Efter passagen af lavtemperaturvarmeveksleren har røggassen 35 en temperatur på 20-30°C, og imellem den roterende skive og apparatets væg 17, der på dette sted er tragtformet, møder røggassen en film af kalkmælk eller chlorkalk, der sendes ud fra den roterende skive for umiddelbart derefter at støde sammen med regnen af væske fra den anden røgvasker 14.

8

DK 155780 B

Under røggassens passage igennem den øverste del af appara-tet 2, nemlig den del, der indeholder den første røgvasker 8 og højtemperaturvarmeveksleren 9, kommer en del af svovldioxidindholdet i kontakt med vandet fra røgvaskeren og omdannes til HoS0,, medens andre dele af svovldioxiden oxi-5 1 J

ceres af hydrogenperoxiden til S03 og derefter omdannes til H9S0. under kontakten med vandet. Røgvaskerens vand sikrer samtidigt en kontinuerlig afskylning af de to varmevekslere. Under røggassens passage igennem den del af apparatet 2, der ,indeholder lavtemperaturvarmeveksleren 10, sænkes som nævnt dens temperatur til ca. 20 til 30°C, ved hvilken temperatur vandets evne til at fortætte svovldioxid , øges kraftigt i forhold til det, der er tilfældet ved de højere temperaturer.

Ved 20°C udfældes der 40 rumfang S02 i ét rumfang vand. Ved , „ de foreliggende temperaturer sikres der derfor en høj grad af fortætning under et meget lille vandforbrug. Ved røggassens møde med filmen af kalkmælk eller lignende, neutraliseres en betydelig del af den svovlsyre, der nu er tilstede i røggassen, ligesom den tilstedeværende del af nitrogen fanges og oxideres. Under den fortsatte strømning af røg- 2 0 gassen forbi den anden røgvasker 14, opfanges resterende mængder af S02 og SO^, som iltes og omdannes til H2SO^.

Inden for den beholderdannende bøjning 15 i apparatet, tvinges røggassen derefter i kraftig kontakt med den her tilstede-værende kalkholdige væske, som neutraliserer de sidste res- 2 5 ter af H2S04. Herefter strømmer røggassen ud af apparatet 2 via udgangskanalen 16, og på dette sted har røggassen kun et indhold af jsvovldioxid på fra 0 til ca. 2%. Denne usædvanlige lille mængde af svovldioxid kan, hvis det ønskes, reduceres yderligere ved hjælp af det i fig. 1 viste neu- o 0 „ traliseringsapparat.

Opfindelsen er blevet beskrevet under henvisning til en foretrukken udførelsesform. Der kan foretages mange ændring-er, uden at man herved afviger fra opfindelsens ide. Den 3 5 anvendte hydrogenperoxid i de to røgvaskere er en 3%'s hy= drogenperoxid. Funktionen og kapaciteten af de enkelte elementer, såsom røgvaskerne og den roterende skive, reguleres på

Claims (4)

5 Patentkrav.

1. Fremgangsmåde til rensning af røggasser fra varmeanlæg, såsom oliefyringsanlæg, før deres udsendelse i den atmosfæ-10 riske luft, hvilken røggas indeholder urenheder i form af faste partikler, såsom flyveaske, samt nitrogenoxider og svovloxider, hvilken fremgangsmåde omfatter følgende trin: a) fjernelse af faste partikler fra røggassen, 15 b) ledning af røggassen igennem en første regn af vandholdig væske, og c) ledning af røggassen igennem en anden regn af vandholdig 20 væske, som udsendes i retning modsat røggassens strøm ningsretning, kendetegnet ved, at den første regn af væske udsendes intermitterende, og at røggassens temperatur reduceres 25 imellem trinnene (b) og (c) til imellem 20°C og 30°C ved at røggassen ledes igennem en varmeveksler, hvori røggassen ikke kommer i direkte kontakt med et varmevekslerfluidum (= trin d) .

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den yderligere omfatter følgene trin: e) ledning af røggassen igennem en film af alkalisk væske imellem trinnet (d) og trinnet (c) 35 f) ledning af røggassen igennem en svovlsyreneutraliserende væske i en beholder efter trinnet (c), og DK 155780 B 10 g) ledning af røggassen igennem et yderligere svovldioxidneutraliserende apparat efter trinnet (f).

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, 5 at røggassen ledes sammen med den første regn af væske i i hovedsagen lodret retning ned igennem varmeveksleren ned til mødet med filmen af alkalisk væske og den anden regn af væske.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 3, kendeteg-10 net ved, at væsken, der indgår i den første og anden regn af vandholdig væske, er en blanding af vand og hydrogenperoxid. 15 20 25 30 35