PL165487B1 - S p o s ó b w e w n a t r z p a l e n i s k o w e g o o d s i a r c z a n i a g a z ó w s p a l i n o w y c h w p i e c u PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób wewnatrzpaleniskowego od-- siarczania gazów spalinowych w piecu, zna- mienny tym, ze wprowadza sie do pieca material odsiarczajacy skladajacy sie zasad- niczo z weglanu wapnia, aby uzyskac podsta- wowe suche odsiarczenie gazów spali- nowych, oddziela sie czastki w wylotowym gazie spalinowym zawierajacym zawieszony material odsiarczajacy za pomoca kolektora pylu, miesza sie tak oddzielone czastki z od- powiednia iloscia wody dla uzyskania zawie- siny, nastepnie rozpryskuje sie te zawiesine w strumieniu gazów spalinowych które byly juz poddane podstawowemu odsiarczeniu, dla spowodowania wtórnego mokrego od- siarczenia. FIG. I PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wewnątrzpaleniskowego odsiarczania gazów spalinowych w piecu, który może być wykorzystany w paleniskach kotłów parowych przemysłowych i gospodarczych, w piecach metalurgicznych, chemicznych oraz dla innych podobnych celów przemysłowych.

W dotychczasowej praktyce odsiarczania gazów spalinowych w paleniskach, szeroko rozpowszechnione jest użycie kamienia wapiennego, przy czym stosowane są liczne formy jego wykorzystania takie jak: odsiarczanie wewnątrz paleniska (odsiarczanie wewnątrzpaleniskowe) polegające na bezpośrednim wprowadzaniu kamienia wapiennego do komory spalania pieca, odsiarczanie przez kontakt gazów spalinowych z alkaliczną zawiesiną zawierającą sproszkowany kamień wapienny w celu zabsorbowania przez tą zawiesinę dwutlenku siarki i jemu podobnych związków na drodze reakcji gaz/ciecz z przetworzeniem kamienia wapiennego na gips (odsiarczanie wapienno-gipsowe) i sposób polegający na rozpryskiwaniu zawiesiny alkalicznej w gazach spalinowych dla zabsorbowania SO2 z gazów spalinowych w kropelkach zawiesiny, z równoczesnym odparowaniem wody z tych kropelek i wytworzeniem stałego pyłu odbieranego wraz z unoszonym popiołem w urządzeniu odpylającym (odsiarczanie pół-suche).Odsiarczanie wewnątrzpaleniskowe wymaga użycia jedynie prostych i niedrogich instalacji i działa bez trudności, jednak pozwala na uzyskiwanie tylko niskiego stopnia odsiarczenia. Odsiarczanie wapienno-gipsowe pozwala uzyskać wyższy stopień odsiarczenia, jednakże wymaga użycia skomplikowanych i drogich instalacji. Pół-suchy sposób odsiarczania wymaga stosowania przetworzonego kamienia wapiennego, a ściślej CaO lub Ca (OH)2.

Celem tego wynalazku jest wyeliminowanie opisanych powyżej niedogodności znanych sposobów.

Sposób według wynalazku obejmuje wprowadzanie do paleniska materiału odsiarczającego składającego się zasadniczo z węglanu wapnia, aby uzyskać podstawowe suche odsiarczenie gazów spalinowych, oddzielenie od gazów spalinowych, w instalacji odpylającej ziarn ciała stałego, w tym także wprowadzonego materiału odsiarczającego, zmieszanie zebranych ziaren z wodą w ilości tak dobranej, aby wytworzyła się zawiesina oraz rozpryskanie tej

165 487 zawiesiny w strumieniu gazów spalinowych które poddane już były podstawowemu odsiarczeniu, aby uzyskać efekt wtórnego mokrego odsiarczenia.

W większości przypadków jako materiał odsiarczający stosowany jest proszek kamienia wapiennego.

Przy wykorzystaniu sposobu według wynalazku można uzyskać prosty i niedrogi system odsiarczający bez konieczności stosowania niegaszonego (CaO) lub gaszonego wapna [Ca(OH)2] niezbędnego przy tradycyjnym odsiarczaniu sposobem pół-suchym.

Odmiana sposobu według wynalazku obejmuje wprowadzanie do paleniska materiału odsiarczającego składającego się zasadniczo z węglanu wapnia, aby uzyskać podstawowe suche odsiarczenie gazów spalinowych, oddzielenie od gazów spalinowych w instalacji odpylającej ziarna ciała stałego, w tym także wprowadzonego materiału odsiarczającego, zmieszanie zebranych ziaren z odpowiednią ilością wody przy użyciu mielenia na mokro dla sporządzenia zawiesiny drobno rozdrobnionych ziaren oraz rozpryskanie tej zawiesiny w strumieniu gazów spalinowych, które poddane już były pierwotnemu odsiarczeniu, aby uzyskać efekt wtórnego mokrego odsiarczenia.

Ziarna odsiarczającego materiału stanowi sproszkowany kamień wapienny istniejący głównie w postaci CaO, po wyniesieniu z paleniska przez strumień gazów spalinowych jest pokryty warstwą naskórkową złożoną z CaSO3, CaSO4 i tym podobnych produktów powstałych w wyniku reakcji z SO2 lub też powstałych przez wypalenie matowej otoczki. Zgodnie z odmianą sposobu według wynalazku, poprzez zastosowanie mokrego mielenia do rozdrabniania ziaren jest usuwana warstwa naskórkowa tworzona na ziarnie CaO i odsłaniana jest świeża powierzchnia reakcyjna, przez co jest ułatwiana reakcja odsiarczania oraz zwiększa się powierzchnia kontaktu ziaren z gazem zawierającym SO2.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku na którym, fig. 1 przedstawia schemat przepływowy jednego rozwiązania sposobu według wynalazku zgodnie z przykładem 1, fig. 2 - schemat przepływowy zasadniczego elementu rozwiązania odmiany sposobu według wynalazku zgodnie z przykładem 2, fig. 3 - przekrój osiowy rozwiązania mielenia na mokro stosowanego zgodnie z odmianą sposobu według wynalazku, fig. 4 przedstawia graficzną zależność pomiędzy szybkością odsiarczania a ilością odsiarczającego materiału.

Przykład. Poniżej opisany jest sposób według wynalazku przy zastosowaniu rozwiązania pokazanego na fig. 1. Jak pokazano na fig. 1, sproszkowany kamień wapienny jest wprowadzany jako materiał odsiarczający do komory paleniskowej 1 kotła parowego przez wlot dostarczający kamień wapienny 2 dla uzyskania pierwotnego efektu odsiarczania wewnątrzpaleniskowego. Gazy spalinowe odciągane z rusztu komory paleniskowej 1 płyną przez przewód odlotowy 3 i osiągają komorę mokrego odsiarczania 4 podobną do suszarki rozpryskowej. W tej komorze mokrego odsiarczania 4, zawiesina materiału odsiarczającego jest rozpryskiwana przez końcówkę rozbryzgującą zawiesinę 10 w strumieniu przepływającego gazu spalinowego w celu spowodowania efektu wtórnego odsiarczania na drodze mokrej. Gazy spalinowe opuszczające komorę mokrego odsiarczania 4 przechodzą przez układ odpylający 5, gdzie cząsteczki ciała stałego są oddzielane, a odpylone gazy spalinowe są kierowane do komina, niepokazanego na fig. 1.

Część cząsteczek pyłu zebranych w układzie odpylającym (określana dalej jako popiół) jest zawracana do systemu recyrkulacji popiołu 7 a reszta popiołu jest przekazywana przez system rozprowadzania popiołu 6 do silosu popiołu, niepokazanego na fig. 1 W systemie recyrkulacji popiołu 7, popiół jest mieszany z odpowiednią ilością wody, tak aby otrzymać zawiesinę.

Popiół zawierający znaczący procent nieprzereagowanego wapienia, głównie przetworzonego na CaO, jest wykorzystywany w formie zawiesiny do wtórnego mokrego odsiarczania. Dodatkowym materiałem odsiarczającym wspomagającym wtórne mokre odsiarczanie może być zawierający pewne ilości CaO uniesiony z paleniska przez gazy spalinowe popiół ze spalenia węgla.

Zawiesina jest magazynowana w zbiorniku zawiesiny 8, z którego przy użyciu pompy zawiesiny 9 jest dostarczana do końcówki rozbryzgującej 10 w komorze mokrego odsiarczania

165 487

4. Przez zastosowanie odpowiedniego wymiennika ciepła możliwe jest wykorzystanie entalpii przepływających gazów spalinowych odprowadzanych z wylotu instalacji odpylającej 11.

W rozwiązaniu według przykładu I, pierwotne wewnątrzpaleniskowe odsiarczenie i wtórne mokre odsiarczenie są powiązane gdyż kamień wapienny (CaCO3) używany do pierwotnego wewnątrzpaleniskowego odsiarczania w komorze paleniskowej zostaje poddany termicznej dysocjacji z wytworzeniem niegaszonego wapna (CaO). Tak utworzone niegaszone wapno może być efektywnie wykorzystane do suchego wewnątrzpaleniskowego odsiarczania, jednak istotna część tego niegaszonego wapna pozostaje niewykorzystana, gdyż przed przereagowaniem z SO2 ziarna zawierające CaO zostają wyniesione z komory paleniskowej przez gazy spalinowe. Ta nieprzereagowana część niegaszonego wapna może być efektywnie wykorzystana po zgaszeniu go wodą przy tworzeniu zawiesiny Ca (OH)2 przydatnej do mokrego odsiarczania prowadzonego zgodnie z odmianą sposobu według wynalazku.

Poprzez dopasowanie odpowiedniej propozycji między ilością popiołu zawracanego do recyrkulacji a ogólną ilością popiołu gromadzonego w instalacji odpylającej możliwe jest regulowania stopnia odsiarczenia. Gdy stosowane są odpylniki elektrostatyczne to doregulowanie ilości popiołu zawracanego do recyrkulacji można uzyskiwać przez sterowanie ładunkiem elektrostatycznym ziarn na stronie odzysku i rozładowania.

Jak opisano powyżej przy realizacji sposobu według wynalazku, na przebieg wtórnego mokrego odsiarczania gazów spalinowych wpływa wykorzystanie nieprzereagowanego CaO pozostawionego w popiele przez przyrządzenie zawiesiny popiołu i rozbryzgiwanie tej zawiesiny w odlotowych gazach spalinowych. A więc intensywność wykorzystania wyjściowego kamienia wapiennego rośnie, a dodatkowo przez wtórne mokre odsiarczanie z zastosowaniem rozbryzgiwania zawiesiny osiągany jest wysoki stopień odsiarczenia rozbryzgiwania przy jednoczesnym ekonomicznym użyciu kamienia wapiennego. Możliwa jest rezygnacja z dostaw gaszonego lub niegaszonego wapna stosowanego przy tradycyjnym pół-suchym odsiarczaniu. Proponowany sposób pozwala stworzyć bardzo efektywny i prosty system odsiarczania pracujący przy niskich kosztach eksploatacyjnych.

Przykład II. Ten przykład dotyczy odmiany sposobu według wynalazku, który może być realizowany w systemie odsiarczania pokazanym na fig. 2. Jak pokazano na fig. 2, odsiarczanie wewnątrzpaleniskowe jest powodowane także przez dostarczanie wapiennego materiału odsiarczającego do paleniska kotła parowego 21 przez króciec podawania wapienia 20 umieszczony w pobliżu wylotu gazów spalinowych (gdzie temperatura gazów jest rzędu 1000°C) pieca 21. Zachodzi tutaj proces odsiarczania wewnątrzpaleniskowego według poniższych reakcji:

CaCO3 —> CaO + CO2

CaO + SO2 + H'! O2 — CaSO.4 (reakcja ciało stałe/gaz).

Unoszony z paleniska popiół zawierający podawany kamień wapienny jest zbierany w odpylniku 25 umieszczonym na kanałach spalin noszony popiół zawiera popiół ze spalenia węgla razem z produktem reakcji CaSO4 oraz istotną częścią nieprzereagowanego CaO. Ta nieprzereagowana część CaO jest efektywnie wykorzystywana przez przeprowadzenie w zawiesinę i rozpryskiwanie uzyskanej zawiesiny w komorze mokrego odsiarczania 23.

W odmianie sposobu według wynalazku zawiesina popiołu jest wytwarzana przy zastosowaniu mokrego młyna 30 do dalszego rozdrabniania ziaren w zawiesinie. Mokry młyn 30 jest poziomym młynem cylindrycznym jak to pokazano na fig. 3. Porcja zgromadzonego w odpylniku popiołu jest wprowadzana do młyna 30 przez pierwszy króciec załadowczy 31 umieszczony na jednym końcu cylindrycznego podajnika śrubowego 32 umieszczonego współosiowo ze śrubą napędzajacą młyna 30. W tym samym czasie woda jest podawana do młyna 30 przez wlot wody 34 i popiół jest mieszany z wodą w niskokonsystencyjnej komorze młyna 33. Mechanizm mielenia ziarn jest typowy i nie jest tutaj opisywany, a mieszanina ma względnie niską gęstość i ta zawiesina przechodzi przez perforowaną płytkę 35 i jest składowana w komorze magazynowej 36. Zawiesina o niskiej gęstości magazynowana w komorze magazynowej 36 będzie wprowadzana rurą transportową 38 do komory mielenia wysokokonsystencyjnego 39 przy

165 487 użyciu podnoszącej płytki 37. Do tej komory mielenia wysokokonsystencyjnego 39 dokładnie sterowana ilość popiołu przez drugi wlot załadowczy 40 przy użyciu innego podajnika śrubowego 41 i ziarna zawiesiny są mielone w komorze mielenia wysokokonsystencyjnego 39. Mechanizm mielenia ziaren jest typowy i nie jest tutaj opisywany. Uzyskana w ten sposób wysokokonsystencyjna zawiesina jest poprzez perforowaną płytkę 42 przekazywana do komory wyładowania zawiesiny 43 skąd jest wyładowywana przez wiele otworów rozładowczych umieszczonych wokół komory rozładowczej 43 i przez otwór 44 służący także jako osłona przeciwrozbryzgowa. Zawiesina jest dostarczana do atomizera 23 (fig. 2).

Proces prowadzony według trybu podanego w przykładzie II zapewnia wysoką efektywność odsiarczania poprzez usuwanie naskórkowej warstwy z ziarn wapna oraz odsłanianie nowych powierzchni reakcyjnych a także poprzez wzrost powierzchni kontaktu ziarn z gazem zawierającym SO2 na skutek rozdrabniania ziarn w efekcie mielenia.

Na fig. 4 pokazano istotny wzrost szybkości odsiarczania spowodowany włączeniem mielenia ziaren popiołu. Krzywe zmiany stosunku molowego Ca/S pokazują, że zawiesina mielona w mokrym młynie może absorbować tlenki siarki bardziej efektywnie niż bez tego mielenia.

Mielona zawiesina wprowadzana jest do odlotowych gazów spalinowych poprzez atomizer 23. Zachodzi wówczas reakcja

Ca(OH)2 + H2O + SO2 + 1/2 O2 ->CaSO4*2H2O

Zgodnie z tym co objaśniono poprzednio, reakcja niegaszonego wapna z dwutlenkiem siarki przebiega na powierzchni międzyfazo_wej ciała stałego i gazu. Ziarno niegaszonego wapna umieszczonego w opływającym strumieniu gazów spalinowych zostaje pokryte przez warstewkę CaSO3 lub CaSO₄ i CaO znajdujący się w rdzeniu tego ziarna nie jest w stanie wzjść w kontakt z gazem zawierającym tlenki siarki i wobec tego pozostaje w stanie nieprzereagowanym.

Zwiększenie efektywności odsiarczania przy zastosowaniu mokrego mielenia może być spowodowane ścieraniem naskórkowej warstewki produktów reakcji tworzących się na ziarnie kredy. Z tego też względu, uzyskiwane są niskie stopnie odsiarczenia przy rozbryzgiwaniu w odloyowych gazach spalinowych (tamp. ok. 150°C) zawiesmy uzyskanej bez zastosowania mokrego mielenia.

Przykład II wskazuje że szybkość odsiarczania wyraźnie się zwiększa po włąc_ze_ni_u mokrego mielenia zbieranego w odpylniku popiołu a można to wyjaśnić ścieraniem naskórkowej warstewki na ziarnach wapna i wzrostem powierzch ni właściwey ziaren.

165 487

FIG.2

FI G. 3

'44

165 487

F I G. 4

165 487

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wewnątrzpaleniskowego odsiarczania gazów spalinowych w piecu, znamienny tym, że wprowadza się do pieca materiał odsiarczający składający się zasadniczo z węglanu wapnia, aby uzyskać podstawowe suche odsiarczenie gazów spalinowych, oddziela się cząstki w wylotowym gazie spalinowym zawierającym zawieszony materiał odsiarczający za pomocą kolektora pyłu, miesza się tak oddzielone cząstki z odpowiednią ilością wody dla uzyskania zawiesiny, następnie rozpryskuje się tę zawiesinę w strumieniu gazów spalinowych które były już poddane podstawowemu odsiarczeniu, dla spowodowania wtórnego mokrego odsiarczenia.
2. 2. Sposób wewnątrzpaleniskowego odsiarczania gazów spalinowych w piecu, znamienny tym, że wprowadza się do pieca materiał odsiarczający składający się zasadniczo z węglanu wapnia, aby uzyskać podstawowe suche odsiarczenie gazów spalinowych, oddziela się cząstki w wylotowym gazie spalinowym zawierającym zawieszony materiał odsiarczający za pomocą kolektora pyłu, miesza się tak oddzielone cząstki z odpowiednią ilością wody dla uzyskania zawiesiny, przy zastosowaniu mokrego mielenia do dalszego rozdrabniania cząstek w zawiesinie, następnie rozpryskuje się tę zawiesinę w strumieniu gazów spalinowych, które były już poddane podstawowemu odsiarczeniu, dla spowodowania wtórnego mokrego odsiarczenia.