SE450553B - Forfarande for tvettning av svaveldioxid fran en gasstrom i en stortkyl-tvettanordning med tva kretslopp med vattenuppslamning - Google Patents

Description

450 553 Uppfinningen hänför sig således till ett förfarande för tvättning av svaveldioxid från en gasström i en störtkyl-tvättanordning med två kretslopp med vattenuppslamning, varvid (a) störtkylning av gasströmmen utföres i ett första kretslopp i en störtkylare med en första vattenuppslamning innehållande ett alkaliskt medel beståen- de av kalk, kalksten eller en blandning därav och (b) vätskan från störtkylaren överföres till en störtkyltank, vilket kännetecknas av (c) tvättning av den störtkylda gasströmmen i ett andra krets- lopp med en andra vattenuppslamning, som isolerats från den första vattenuppslamningen och som innehåller ett alkaliskt medel beståen- de av kalk, kalksten eller en blandning därav, i en svaveldioxidab- sorbator, (d) reglering av återfört vatten och selektivt utnyttjan- de av strömmar med hög respektivt låg fastämneshalt från en separa- tor genom (1) separering av vattenuppslamningen utströmmande från svaveldioxidabsorbatorn till en övre ström med låg fastämneshalt och en nedre ström med hög fastämneshalt i en koncentreringsanord- ning för vätska och fast substans, (2) överföring av delen med hög fastämneshalt från tvättuppslamningen till störtkyltanken, (3) kon; tinuerlig avvattning av en del av uppslamningen från störtkyltanken och (4) bortförande av i avvattningssteget erhållen torrsubstans och âterföring av därvid erhållet vatten till störtkyltanken.

Förfarandet med två kretslopp isolerar huvudabsorptionssystemet in- nefattande dimavskiljarna, vilka utsättes för avlagringar och kor- rosion, från processens störtkyldel, varifrån ånga avgår. Allt åter- fört vatten ledes till förângningskylkretsen och ingenting till kretsen, som innehåller dimavskiljarna och de primära absorptions- sektionerna. Emellertid kan under varierande SO2-matningshastighe- ter det återförda vattnet till kylkretsen antingen vara i överskott eller otillräckligt för förângningsmaterialbalansen i störtkylnings- kretsen. För att kompensera för obalansen i endera riktningen är det nödvändigt att utnyttja en avskiljnings- och flödesregulator mellan_de tvâ kretsarna för att minska eller öka vattenströmmen till störtkylkretsen under bibehållande av absorptionskrétsën vid korrekt driftsbalans. Normalt bör uppslamningens sammansättning styras så att mer än 3% reaktionsprodukter av kombinerad kalcium- sulfit och kalciumsulfat tillåtes i kylkretsen. Vidare bör för att erhålla en effektiv absorption av svaveldioxid kalciumbasen upp- rätthållas ovanför en miniminivå. Typiskt arbetar en absorbator med 450 553 mellan 6 och 14% fastämneshalt.

De två kretsloppen tillåter då operation av dimavskiljarna och de primära absorbatordelarna i en helt öppen krets, varigenom förore- nat àterfört vatten undvikes och användning av ytterligare dimav- skiljar-tvättvatten maximeras. Elimineringen av återfört vatten i dessa delar reducerar inkrusteringar, pannstensbildning och okont- rollerad kristallisation, vilka hindrar kontinuerlig drift av S02- tvättsystemet. Detta tillåter också användningen av mindre dyrbara material, vilka annars skulle erfordras för att förhindra angrepp från upplösta kemikalier, såsom klorider.

Användningen av âterfört vatten från avvattningssystemet i det and- ra kretsloppet, dvs störtkyldelen, medför att hela systemet kan kö- ras i ett slutet kretslopp, så att allt tillgängligt vatten använ- des i processen i stället för att försvinna.

Uppfinningen beskrives närmare nedan i anslutning till bifogade rit- ning, på vilken fíg. 1 är ett förenklat flödesschema över systemet och fig. 2 visar en delvis sektionerad, schematisk vy av ett fler- stegskyl-absorptionstorn, som kan användas_för genomförande av sys- temet enligt uppfinningen.

Med hänvisning till fig. 1 på ritningen betecknar 10 generellt ett system'efiligt uppfinningen och detta system innefattar ett stört- kyl-absorptionstorn 12 med flera steg, vilket beskrives närmare i anslutning till fig. 2, och innefattar en störtkylare 14 och en ab- sorbator 16.

Pilar 18a, b och c betecknar gasflödet till störtkylaren 14, gas- flödet från störtkylaren 14 till absorbatorn 16 resp. från S02 renad förbränningsgas från absorbatorn 16.

Andra primära komponenter i systemet är absorptionstanken 20, stört- kylninšsfanken 22, avvattningssystemet 24, en absorptionsavskilja- re 26, pumpar 28, 30 och 32, vardera med ett vatteninlopp betecknat med 34a, b och c för pumparna 32, 30 respektive 28.

De primära vätska/uppslamningsledningarna för systemet är: ledning 36 från absorptionstanken 20 till pumpen 28, ledningen 38, som ut- gör den primära absorptionsmatningsledningen från pumpen 28 till 450 553 absorbatorn 16, den sekundära absorptionsmatningsledningen 40 från ° absorptionstanken 20 till pumpen 30, den sekundära absorptionsmat- ningsledningen 42 från pumpen 30 till absorbatorn 16, ledningen 44 omfattande en grenledning 42 från den sekundära absorptionsmatnin- gen till absorptionsavskiljaren 26, ledningen 46 från absorbatorn 16 till absorptionstanken 20, dimavskiljar-tvättvattenledningen 48 för flerstegs-kyl-absorptionstornet 12, ledningen 50 som är reagent- matningsledningen för absorptionstanken 20, utmatningsledningen 52 från absorptionsseparatorn 26 till absorptionstanken 20, utmatnings- ledningen 54 från absorptionsseparatorn 26, absorptionstankens 20 överloppsledning 56 till störtkyltanken 22, ledningen 58 från stört- kyltanken 22 till pumpen 32, ledningen 60 omfattande kylmatarled- ningen från pumpen 32 till störtkylaren 14, returledningen 62 från störtkylaren 14 till störtkyltanken 22, ledningen 64 innefattande utloppet från störtkyltanken 22 till avvattningssystemet 24, led- ningen 66 frân avvattningssystemet 24 till störtkyltanken 22 och ledningen 68 innefattande avvattningssystemets utblåsningsledning från avvattnaren 24.

Med hänvisning till fig. 2 har störtkyl-absorptionstornet 12 en vertikalt anordnad mantel 70, med ett förbränningsgasinlopp 72 in- vid den nedre änden och ett utlopp 73 vid den övre änden för S02- fri förbränningsgas. Nedanför förbränningsgasinloppet 72 är anord- nad en sump eller störtkyltank 22 försedd med en omröringsmekanism betecknad med 76.

I fig. 2 betecknas störtkylningssektionen med 14 och absorptions- sektionen med 16. Störtkylsektionen innefattar ett flertal sam- lingsrör 80, vilka är avsedda att förbindas med ledningen 60 från pumpen 32 och där vart och ett av samlingsrören är försedda med ett flertal sprutmunstycken 82. I en föredragen utföringsform är stört- kylsektionen 14 av cyklontyp med förbränningsgaserna strömmande ge- nom inloppet 72 och tangentiellt uppåt. Behandlingsvätskan från samlingsrören 80 strömmar genom gravitationen ned till störtkyl- tanken 22 och till ledningen 62, som också är avbildad på fig. 1.

Mellan störtkylsektionen 14 och absorptionssektionen 16 är anord- ZU: nade en gas/vätske-separator generellt betecknad med 84. Denna se- - parator 84 samlar upp vattnet från dimavskiljarna och uppslamnings- 450 553 fluidet från absorbatorn och det uppsamlade fluidet avledes från separatorn 84 för âterföring till absorptionstanken via ledningen 46. Ovanför separatorn 84 är anordnade ett flertal samlingsrör betecknade med 86 och 86a vardera med förbindning med ledningarna 38 och 42, som utgör de primära och sekundära absorptionsmatarled- ningarna.

Vart och ett av samlingsrören 86 och 86a är försett med ett fler- tal sprutmunstycken 88 och mellan samlingsrören 86 och 86a är an- ordnat en konventionell tornpackning 90. Ovanför samlingsröret 86a är anordnade en nedre dimavskiljare 92 och en övre dimavskiljare 94. Tvättvatten från den nedre dimavskiljaren tillföres via samlings- röret 96 med ett sprututlopp 98. Den övre dimavskiljaren 94 är ock- så försedd med en tvättvattentillförselanordning med ett samlings- rör 100 försett med sprutmunstycken 102. Absorbatorseparatorn 26 och avvattningssystemet 24 i fig. 1 kan ha formen av hydrocykloner, förtjockare, centrifuger eller vakuumfilter. Återigen med hänvisning till ritningarna som åskådliggör förelig- gande uppfinning innefattar systemet med tvâ kretslopp, efizkyfluetskqp A, i vilket i stort sett alla vattenförluster genom avdunstning uppkommer, och ett absorbatorkretslopp B, som innefattar dimavskil- jarna 92 och 94, varvid gaserna först passerar genom kylkretsloppet och sedan genom absorptionskretsloppet. Reaktantströmmen går i mot- ström mot gasflödet och passerar först genom absorptionskretsloppet.

Fasta partiklar avlägsnas från systemet enligt följande: fasta pro- dukter från reaktionen mellan den kalciumbaserade reaktanten och svaveldioxid liksom oreagerad reaktant matas från absorptionstanken i absorptionskretsloppet B till kylkretsloppet A tillsammans med en viss mängd vatten genom ledningen 56 med i stort sett konstant koncentration. Uppslamning matas också till kretsloppet A genom ledningen 44, absorptionsseparatorn 26 och ledningen 54. De fasta partiklarna cirkuleras sedan genom kylkretsloppet A, där mer reak- tionsprodukter bildas allt eftersom koncentrationen av Qreagerad reaktant minskar. De fasta partiklarna matas sedan ut från stört- kylaren till avvattningssystemet 24 och slutligen till avfallsdepo- nering.

Kompletteringsvatten inträder i absorptionskretsloppet som (1) vat- ten som kommer med reaktanten vid 50, (2) mindre mängder vatten från 450 553 packningsringarna i uppslamningspumparna vid 34c och b, och (3) dimavskiljartvättvatten vid 48. Kompletteringsvatten inträder i kylkretsloppet som (1) mindre mängder färskt kompletteringsvatten från uppslamningspump- och omrörarpackningsringar vid 34a resp. d, (2) störtkylar-kompletteringsvatten (återfört vatten) vid 66, som ersätter större delen av förångningsförlusterna, och (3) vatten som följer med de fasta partiklarna, som matas ut från absorptionskrets- loppet vid 56'.

När processens behov av kompletteringsvatten för störtkylaren till- fredsställes genom âterfört vatten, som alstrats av uppslamnings- avvattningssystemet och utmatningen från absorptionskretsloppet, har optimalt vattenutnyttjande åstadkommits.

När det bildade återförda vattnet överstiger kompletteringsvatten- behovet för störtkylaren, måste koncentrationen av fasta partiklar i den från absorptionsslingan utmatade uppslamningen ökas. Detta ástadkommes genom standardstyranordningar vid absorptionsseparatorn 26, vilka bringar en ström med hög fastämneshalt i omrâdet 10-50% att strömma genom ledningen 54 för att blandas med uppslamningen, som strömmar genom ledningen 56, medan en ström med låg fastämnes- halt i området 3-10% återföres till absorptionstanken 20. Absorp- tionskretsen arbetar då som ett öppet system, som matar ut en upp- slamning-med hög fastämneshalt till kylkretsen. Givetvis bildar de tvâ kretsloppen tillsammans ett slutet system.

För de processbetingelser, där det bildade återförda vattnet är mindre än behovet av kompletteringsvatten för störtkylaren, är det önskvärt att öka vattenhalten eller minska fastämneshalten i absor- batorutmatningen genom att styra en ström med låg fastämneshalt från separatorn 26 för blandning med den utmatade uppslamningen i ledningen S6' från absorbatorn. Samtidigt kan vatten tillföras till absorptionskretsen som dimavskiljartvättvatten i förhållande till det totala behovet av färskt kompletteringsvatten.

Såsom beskrivits ovan är det nödvändigt att variera den mängd vat- ten, som avgâr tillsammans med de utmatade fasta partiklarna från absorptionskretsen, dvs koncentrationen i den utmatade uppslamnin- gen, utan att mängden fasta partiklar och den kemiska balansen i absorptionskretsen pâverkas. Detta sker genom användning av sepa- n: Myf' 450 553 ratoranordningen 26 för fast och flytande material och styranord- ningar, som finns kommersiellt tillgängliga. Denna anordning be- handlar en del av absorptionskretsens uppslamning för bildning av två strömmar, en med hög fastämneshalt och en med låg fastämneshalt.

Endera eller båda av dessa strömmar kan kombineras genom en eller flera ledningar 54 med en lämplig mängd obehandlad uppslamning 56 från absorptionskretsen till att ge en ström 56' innehållande den önskade koncentrationen i uppslamningen, som strömmar in i störtkyl- tanken 22. På detta sätt kan ett brett spektrum av fastämneskon- centrationer åstadkommas i strömmen från absorptionsutloppet.

Eftersom anläggningens driftsbetingelser, dvs belastningsfaktor och S02-gashalt alltid varierar, kommer hastigheten för bildning av fasta partiklar i absorptionskretsen och mängden vatten, som be- hövs i inloppet till störtkylkretsen, också att variera. För att _ möjliggöra för absorptionssystemet att reagera på processens krav på vatten i förhållande till fasta partiklar i uppslamningen ut- nyttjas en processignal. Denna signal sätter S02-massflödet in i absorptionstornet, absorptionsuppslamningens täthet eller någon annan processvariabel, som förändras med förändrat SO2~massflöde till absorptionstornet i samband med den eftersträvade koncentra- tionen i utmatad uppslamning från absorptionskretsen till stört- kyltanken. Signalen matas till en ej närmare visad styranordning, som upérätthàller koncentrationen av fasta partiklar i utmatningen till störtkyltanken vid den önskade nivån.

Claims (3)

450 553 Patentkrav l. Förfarande för tvättning av svaveldioxid från en gasström i en störtkyl-tvättanordning (12) med tvâ kretslopp med vatten- uppslamninq. varvid (8) (b) (C) (Ö) 2. Yörfarande enligt krav 1. krets- lopp i en störtkylare (14) ned en första vattenuppslam- ning innenå11ana¿ ett aixalisxt neaei bestående av kalk. kalksten eller en blandning därav: och vätskan från störtkylaren (14) överföres till en stört- kyltank (22). störtkylning av gasströnnen utföres i ett första k ä n n e t e c k n a t av tvättning av den störtkylda gasströnnen (l8b) i ett andra kretslopp med en andra vattenuppslanning, son isolerats från den första vattenuppslamningen och son innehåller ett alkaliskt medel bestående av kalk, kalksten eller en blandning därav. i en svaveldioxidabsorbator (16): reglering av återfört vatten och selektivt utnyttjande av strömmar med hög respektive låg fastänneshalt från en sepafator (26) genom

1. separering av vattenuppslamningen utströlnande från svaveldioxidabsorbatorn till en övre strö: led låg fastämneshalt och en nedre strön med hög fastännes- halt i en koncentreringsanordning för vätska och fast substans;

2. överföring av delen med hög fastälneshalt från tvätt- uppslanningen till störtkyltanken (22): 3. kontinuerlig avvattning (24) av en del av uppslamningen -från störtkyltanken; och _ 4. bortförande av i avvattningssteget erhållen torrsub= r, f. stans och återföring av därvid erhållet vatten till störtkyltanken. k ä n n e t e c k n a t av att UI» strömmen ned hög fastämneshalt från separationssteget har en fastänneshalt inom området 10-50% och att strönnen ned låg fastämneshalt har en halt inon området 3-l0\. 450 ss;

3. Förfarande enligt krav 1.~ k ä n n e t e c k n a t av att tvättningen av qasströmmen sker i ett slutet kärl. vari gasen ínföres från botten och utströmnar uppifrån och att störtkyl- uppslamningen sprutas in i gasströmmen nära botten på kärlet och att absorbatoruppslamningen sprutas in i gasströmnen nära toppen på kärlet, varvid varje sprutad uppslanning uppsanlas separat.