FI83733B - Foerfarande foer rening av upphettade roekgaser. - Google Patents

Description

5 83733

Kuumennettujen savukaasujen puhdistamismenetelinä Förfarande för rening av upphettade rökgaser

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä kuumennettujen savukaasujen puhdistamiseksi kuivaa, hienojakoista ja vähintään yhtä maa-alkali-metallia sisältävää absorptioainetta syöttämällä ja poistamalla sen 10 jälkeen pöly savukaasusta.

Patenttijulkaisussa DE-OS 30 15 977 tunnetaan menetelmä, jonka yhteydessä etupäässä ensimmäisen pölynpoiston jälkeen absorptioainetta puhalletaan kuivaan reaktiovaiheeseen ja pöly poistetaan tällä tavoin 15 käsitellystä savukaasusta jälkikytketyssä pölynpoistolaitteessa. Koko kuumennusvaiheesta (kuumennuskattila tai pyörresintrauskuumennus) tuleva savukaasu johdetaan kulkemaan kuivan kemisorptiovaiheen kautta. Absorptioaine erottaa savukaasusta S02-, HF- ja HC1-yhdisteet, esim. kalkkihydraatin, kalsiumkarbonaatin ja valkokalkin.

. . 20

Patenttijulkaisusta DE-OS 29 05 719 tunnetaan edelleen menetelmä savukaasun puhdistamiseksi absorptionesteen välityksellä yhdessä suihku-kuivatuksen kanssa, jolloin savukaasu jaetaan ennen nestekäsittelyä kahteen osavirtaukseen, joista ensimmäisessä suoritetaan käsittelyn 25 aikana muodostuvan väkevöitetyn suolaliuoksen suihkukuivatus ja sen jälkeen pölyn poisto, toisen ja ensimmäisen osavirtauksen tullessa vielä kerran puhdistetuiksi ennen savukaasun pesua, tämän puhdistuksen voidessa tapahtua jo ennen pölyn poistoa.

30 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan kuvatunlainen menetelmä, jonka avulla vahingollisten kaasujen erottamista savukaasusta voidaan parantaa yksinkertaisella tavalla.

Tämä tarkoitus saavutetaan siten, että hydraattimuodossa oleva absorp-35 tioaine syötetään kuumennustilaan jälkikytkettyyn savukaasuvetolaittee-seen lämpötilassa, jonka yhteydessä vältetään dehydraatio, ja absorp-tioaineen syötön jälkeen ja ilman pölyn esipoistoa savukaasun ainakin 2 83733 yksi osavirtaus puhdistetaan pölystä vasta ennaltamäärätyn jälkireak-tioajan jälkeen ja toinen osavirtaus välittömästi.

Kuumennuksesta tulevien savukaasujen esimerkiksi 50 % osavirtauksessa 5 saavutetaan ennalta määrätyn, lähinnä suuruusluokaltaan viisi sekuntia olevan jälkireaktioajan ansiosta korkeampi puhdistusaste kuin välittömään pölynpoistoon johdetussa osavirtauksessa. Osavirtausten puhdistuksen avulla saavutetaan riittävä puhdistusaste vahongollisten kaasujen suhteen savukaasujen kokonaisvirtauksessa.

10

Absorptioaine johdetaan lähinnä karbonaattimuodossa kuumennustilaan sen dekarbonisaatioon riittävässä lämpötilassa. Tällöin on suositeltavinta käyttää kalkkikiveä (CaCOj) tai dolomiittia (CaCO, + MgC03) tai magnesiumkarbonaattia .

15

On kuitenkin myös mahdollista johtaa absorptioaine hydraattimuodossa kuumennustilan jälkeen kytketyn savukaasuvedon avulla lämpötilassa, jonka avulla vältetään vedenpoisto. Tällöin käytetään lähinnä kalkki-hydraattia ( (Ca(0H)2 ) .

20

Lopuksi on myös mahdollista johtaa absorptioaine oksidimuodossa, esim. poltettuna kalkkina (CaO).

Tietenkin myös edellä mainittujen absorptioaineiden seoksia voidaan 25 käyttää.

Jälkireaktiovaiheessa jo parannetun puhdistusasteen nostamiseksi on edullista suihkuttaa vettä osavirtaukseen jälkireaktioajan alussa, erityisesti tapauksissa, joiden yhteydessä savukaasussa on jälkireak-30 tioajan alussa jotain maa-alkalimetallia oksidimuodossa. On nimittäin osoittautunut, että muuttamalla oksidi veden avulla hydroksidiksi ab-sorptioaineen reaktiopinta-ala sekä vahingollisten kaasujen sitoutumisen reaktionopeus kasvavat huomattavasti.

35 Tässä yhteydessä on vielä huomautettava, että vahingollisten kaasujen absorptiota ei tapahdu vain jälkireaktion aikana, vaan että ennen osa- 3 83733 virtauksiin jakoa tapahtuu jo tiettyä sitoutumista välittömästi, jolloin esimerkiksi rikkidioksidin S02 välitön sitoutuminen voi olla suuruusluokaltaan 30 %.

5 On lisäksi suositeltavaa, että vesi suihkutetaan osavirtauksen virtaus -suunnassa.

Suhteellisen pitkän jälkireaktioajan, esimerkiksi viisi sekuntia, saavuttamiseksi määrättyä rakennepituutta varten on tarkoituksenmukaista 10 kääntää osavirtaus moninkertaiseksi.

Erityisen edullista on poistaa pöly yhteisesti jälkireagoivasta sekä ei-jälkireagoivasta osavirtauksesta.

15 Keksinnön mukaista menetelmää selostetaan seuraavassa oheiseen kuvioon viitaten.

Kuumennuslaitteeseen 1 (kuumennuskattila tai pyörresintrauskuumennus) syötetään ilmaa L ja polttoainetta B. Savukaasut johdetaan kaavioina! -20 sesti esitetyn savukaasuvetolaitteen 2 kautta samoin vain kaavioina!· sesti esitettyyn laitteeseen 3, jossa savukaasuvirtaus R jaetaan kahteen osavirtaukseen Tl ja T2. Laite 3 on sopivimmin säädettävissä erilaisia kuormitusolosuhteita ja/tai polttoaineita varten. Osavirtaus Tl johdetaan välittömästi pölynerottimeen 4, lähinnä sähkösuodattimeen, ja 25 sen jälkeen uuniin 5. Osavirtaus T2 johdetaan taas jälkireaktiovaihee-seen 6, jossa savukaasuvirtaus kulkee käännettyä liikerataa pitkin suhteellisen pitkän jälkireaktioajan saavuttamiseksi suhteellisen lyhyellä rakennepituudella. Jälkireaktion alainen savukaasuvirtaus T2 johdetaan sitten pölynpoistolaitteeseen 4. Esitetyssä sovellutusmuodossa 30 sekoitetaan osavirtaukset Tl ja T2 keskenään ennen tuloaan pölynpoistolaitteeseen. Ne voitaisiin erottaa toisistaan myös pölynpoistolaitteen 4 sisällä tai erillisissä pölynpoistolaitteissa.

Kuten kuviosta näkyy, syötetään absorptioaine kuumennustilaan 1 karbo-35 naatti- tai oksidimuodossa, kun taas jälkikytkettyyn savukaasuveto-laitteeseen 2 syötettävä absorptioaine on hydraattimuodossa. Tällöin 4 83733 voidaan käyttää esimerkiksi vastaavia kalsiumyhdisteitä. Esimerkkinä niistä selostetaan seuraavassa lähemmin kalsiumkarbonaatin käyttöä.

Kun kalkkikivijauhetta (CaC03) syötetään kuumennustilaan, käynnistyy yli 5 750°C:en lämpötilassa seuraava dekarbonisaatioreaktio:

CaCOj.....> CaO + C02 Tässä yhteydessä syntyvä vapaa CaO sitoo vahingolliset kaasut hetero-10 geenisen kaasu-polttoaine reaktion avulla. Erityisesti rikkidoksidi reagoi alle 1120°C:en lämpötiloissa CaO:n kanssa, jolloin syntyy kal-siumsulfiittia. Osa tästä kalsiumsulfiitista reagoi puolestaan savukaasun sisältämän hapen kanssa, jolloin tulokseksi saadaan kalsiumsulfaattia seuraavien kaavojen mukaisesti: 15

CaO + SOj.....> CaSOj

CaO + S02 + 1/2 02 .....> CaS04 20 Samanaikaisesti reagoi lähinnä ylistokiometrisesti esiintyvä CaO savukaasun sisältämien muiden vahingollisten kaasujen HC1 ja HF kanssa alle 790°C tai vastaavasti alle 1150°C lämpötiloissa, jolloin syntyy kalsium· kloridia tai vastaavasti kalsiumfluoridia.

25 Savukaasuvetolaitteen 2 ja pölynpoistolaitteen 4 välisten tavallisesti lyhyiden liitäntöjen yhteydessä vapaan CaO:n muuttuminen vastaaviksi reaktiotuotteiksi on lyhyen käyttöajan johdosta rajoitettua. Koska osa-virtaus T2 johdetaan keksinnön mukaisesti jälkireaktiovaiheen 6 kautta esimerkiksi viiden sekunnin käyttöaikana, tämä muutos parantuu huomat-30 tavasti.

Keksinnön mukaisen menetelmän suositeltavan sovellutusmuodon mukaisesti parannetaan CaO:n muuttumista huomattavasti edelleen veden suihkuttaisi -sen avulla. Osavirtauksen T2 avulla reaktiovaiheeseen 6 johdettu CaO 35 muuttuu veden suihkutuskohdasta 7 myötävirtaan kalsiumhydroksidiksi seuraavan kaavan mukaisesti: 5 83733

CaO + HjO.....> Ca(OH)2 Tällöin reaktiopinta-ala lisääntyy ja reaktionopeus kasvaa edelleen.

5 Osavirtauksessa T2 jäljellä olevan S02:n sitoutuminen, so. S02:n joka ei ole absorboitunut suoran sitoutumisen välityksellä, voidaan esittää seuraavan kaavan avulla:

Ca(OH)j + S02.....> CaSOj 1/2 HjO + 1/2 Η,Ο 10

Osa kalsiumsulfiitista hapettuu sulfaatiksi seuraavasti:

CaSO, 1/2 HjO + 1/2 02 .....> CaS04 1/2 ^0

15 CaS03 1/2 HjO + 1/2 02 + 1 1/2 H20-----> CaS04 2 HjO

HC1 ja HF reagoivat kalsiumhydroksidin kanssa muodostaen suoloja seuraavan kaavan mukaisesti: 20 2 HC1 + Ca(OH)2.....> CaCl2 + 2 Rp 2 HF + Ca(OH)2.....> CaF2 + 2 H20 Pölynpoistolaitteessa 4 erotettu materiaali sisältää myös kalsiumsulfaatin ja -sulfiitin seoksia ja agglomeraatteja erilaisissa hydratoin-25 tivaiheissa sekä vastaavanlaisia kalsiumkloridin ja -fluoridin seoksia ja agglomeraatteja yhdessä lehtotuhkan kanssa. Yksittäisten aineiden jakautuminen erotetussa materiaalissa riippuu kyseisen laitteiston erityisistä käyttöolosuhteista.

30 Rikin kuivapoistomenetelmiä käyttämällä, so. syöttämällä kuivaa hienojakoista absorptioainetta kuumennuslaitteeseen 1 tai savukaasuvetolait-teeseen 2 halutusta tai sallitusta lämpötilasta riippuvalla tavalla voidaan saavuttaa 90-prosenttinen rikin kokonaispoistoaste, jolloin esim. 75 % kaasuista johdetaan kulkemaan osavirtauksena jälkireaktio-35 vaiheen kautta. Kalsiumin syöttö savukaasuvirtauksessa olevaan rikkiin ennen jakolaitetta 3 on luonteeltaan ylistokiometristä ja on sopivimmin 6 83733 suuruusluokaltaan alueella 1,5-5. Veden suositeltavaan suihkutukseen liittyvä jäähtyrnisvaikutus osavirtauksessa T2 tulee huomattavasti kompensoiduksi sekoittamalla siihen lämpimämpi osavirtaus Tl ennen uuniin tuloa.

5

Kuumennuslaitteen (teollisuuskattila, jätteenpolttolaitos tms.) ilma-esilämmitin asetetaan lähinnä savukaasuvetolaitteen 2 ja jakolaitteen 3 väliin. Haarautuvan osavirtauksen T2 suuruus riippuu saavutettavasta puhdistusasteesta, uunisyötön halutusta lämpötilasta ja kaasumäärästä. 10 Keksinnön mukainen menetelmä sopii erityisen hyvin käytettäväksi teholtaan alle 300 MU olevissa kuumennuslaitoksissa.

Claims (3)

7 83733

1. Menetelmä kuumennettujen savukaasujen puhdistamiseksi kuivaa, hie-5 nojakoista ja vähintään yhtä maa-alkalimetallia sisältävää absorptio- ainetta syöttämällä sekä poistamalla sen jälkeen pöly savukaasusta, tunnettu siitä, että hydraattimuodossa oleva absorptioaine syötetään kuumennustilaan jälkikytkettyyn savukaasuvetolaitteeseen lämpötilassa, jonka yhteydessä vältetään dehydraatio, ja absorptiosi-10 neen syötön jälkeen ja ilman pölyn esipoistoa savukaasun ainakin yksi osavirtaus puhdistetaan pölystä vasta ennaltamäärätyn jälkireaktioajan jälkeen ja toinen osavirtaus välittömästi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että osavirtaus on käännetty moninkertaisesti.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekä jälkireagoiva että ei-jälkireagoiva osavirtaus puhdistetaan yhteisesti pölystä. 20 8 83733