[go: up one dir, main page]

RU2390374C1 - Способ и устройство для снижения угарного газа и галогенированных органических соединений в мусоросжигательных установках - Google Patents

Способ и устройство для снижения угарного газа и галогенированных органических соединений в мусоросжигательных установках Download PDF

Info

Publication number
RU2390374C1
RU2390374C1 RU2008144427/15A RU2008144427A RU2390374C1 RU 2390374 C1 RU2390374 C1 RU 2390374C1 RU 2008144427/15 A RU2008144427/15 A RU 2008144427/15A RU 2008144427 A RU2008144427 A RU 2008144427A RU 2390374 C1 RU2390374 C1 RU 2390374C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
scrubber
ammonium sulfate
sulfite
ammonia
water
Prior art date
Application number
RU2008144427/15A
Other languages
English (en)
Inventor
Ханс ХУНЗИНГЕР (DE)
Ханс ХУНЗИНГЕР
Original Assignee
Форшунгсцентрум Карлсруе Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Форшунгсцентрум Карлсруе Гмбх filed Critical Форшунгсцентрум Карлсруе Гмбх
Application granted granted Critical
Publication of RU2390374C1 publication Critical patent/RU2390374C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/60—Simultaneously removing sulfur oxides and nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/68—Halogens or halogen compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/68—Halogens or halogen compounds
    • B01D53/70—Organic halogen compounds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/04—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material using washing fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2062—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/204—Inorganic halogen compounds
    • B01D2257/2045—Hydrochloric acid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/206—Organic halogen compounds
    • B01D2257/2064—Chlorine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/302—Sulfur oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/20—Sulfur; Compounds thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/30—Halogen; Compounds thereof
    • F23J2215/301—Dioxins; Furans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00—Treatment devices
    • F23J2219/20—Non-catalytic reduction devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано на мусоросжигательных установках в различных областях промышленности. Образовавшиеся в камере сгорания 1, 3 газообразные отходы, охлажденные в кожухе 5, подают в пылеуловитель 7, а затем в первый скруббер 8. В скруббер 8 через трубопровод 19 подают воду и выводят соляную кислоту через трубопровод 16. Частично очищенные газы подают во второй скруббер 9, где осуществляют селективную очистку от диоксида серы SO2 с помощью подаваемого раствора аммиака 12. Образующийся водный раствор сульфата/сульфита аммония полностью или частично возвращают в камеру сгорания. Технический результат - одновременное уменьшение угарного газа, галогенированных органических соединений и оксидов азота NOx. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к способу и устройству для снижения угарного газа и галогенированных органических соединений в мусоросжигательных установках с, по меньшей мере, одной камерой сгорания согласно первому и пятому пунктам формулы изобретения. Способ и устройство пригодны далее равным образом для уменьшения коррозии кожуха с помощью уменьшения содержания хлорида в летучей золе, возникающей при работе и образующей отложения на поверхностях котлов.
Процессы сжигания, при которых сжигаются горючие вещества, содержащие серу, азот и хлор, сопровождаются выбросами оксидов серы, угарного газа, соляной кислоты и галогенированных органических соединений. Их выбросы вследствие их токсичности часто ограничиваются национальными предельно допустимыми нормами, которые, например, в ФРГ установлены законодательно в Постановлении 17 по защите от выбросов (17. BimSchV) соединений из мусоросжигательных установок.
Угарные газы (NOX) образуются при сжигании содержащих азот горючих материалов, как, например, бытовой мусор или биомасса, в частности солома или злаковые, в мусоросжигательных установках в основном из связанного в горючем материале азота (N).
В технических топках сжигание твердых горючих материалов осуществляется в две стадии. Выгорание твердых горючих материалов на первом этапе происходит при добавке первичного воздуха. Подвод первичного воздуха осуществляется в большинстве случаев ниже стехиометрии. Неполное выгорание первично образованных дымовых газов, получающихся в результате местного дефицита кислорода, подлежащих возврату в горящий слой, требует подачи и перемешивания вторичного воздуха, благодаря чему в нем начинается дожигание все еще содержащих калории газообразных отходов. При этом происходит местное очень значительное повышение температуры, причем из аммиака (NH3) и цианистого водорода (HCN), первично образовавшихся из азота горючего материала, во время выгорания газообразных отходов при комплексных реакциях в итоге образуется NO или N2. Термическое образование угарного газа (NOX - образование) из азота воздуха, напротив, из-за относительно низкого уровня температуры в этих мусоросжигательных установках сравнительно небольшое.
При так называемом способе SNCR (Selective Non Catalytic Reduction) аммиак (NH3) или также другие содержащие N восстановители, как водные растворы аммиака или мочевина, подаются через форсунки в содержащие кислород газообразные отходы после зоны выгорания газообразных отходов в диапазоне температур от 850 до 1050°С для селективного некаталитического восстановления угарного газа в газообразных отходах. Слишком высокие температуры ведут к образованию NO (моноксид азота), слишком низкие температуры повышают проскок NH3. В большинстве случае применяется водный раствор аммиака (NH4OH). При испарении этого раствора аммиак (NH3) освобождается и NO при названном выше уровне температур восстанавливается в N2
Figure 00000001
NH3 может применяться также в качестве нейтрализующего средства в работающих с нейтральной или слегка кислотной средой скрубберах [1] SO2. Если впереди скруббера SO2 подключен первый работающий с кислотной средой скруббер (чаще всего при рН-значениях <1), в котором практически в количественном отношении выделяется HCl, то SO2 селективно отделяется во включенной последовательно второй моечной ступени (скруббер SO2) с помощью NH3 при рН≤7 [2]
Figure 00000002
Образованный сульфит аммония (NH4)2SO3 окисляется кислородом, содержащимся в газообразных отходах или с помощью дополнительно подведенного воздуха для окисления в сульфат аммония (NH4)2SO4
Figure 00000003
Галогенированные органические соединения представляют собой полихлористые дибензо-р-диоксины и дибезофураны (PCDD/F), которые образуются в процессе сжигания, в частности при сжигании мусора, и отводятся с газообразными отходами. Образование PCDD/F вызывается отложениями летучей золы, содержащими углерод и хлор, на поверхностях кожуха или при улавливании пыли в диапазоне температур >200°С.Максимум образования PCDD/F приходится на интервал температур от 300 до 350°С.
В связи с токсичностью законодательством ФРГ в постановление 17 по защите от выбросов (17. BimSchV) принята предельная величина выброса этих соединений из установок по сжиганию мусора, равная 0,1 нг TEQ/нм3 (TEQ = эквивалент токсичности). Эта предельная величина для PCDD/F на современном уровне знаний не может быть обеспечена путем исключительно оптимизации условий сжигания. В этом отношении уровень техники должен снижать концентрацию PCDD/F в газообразных отходах сжигания ниже предписываемой предельной величины с помощью включенной последовательно очистки дымовых газов. Установки для сжигания мусора состоят в основном из камеры сгорания при необходимости с кожухом, с, по меньшей мере, одним последовательно включенным пылеуловителем и скрубберами, а также дополнительными действующими в плане адсорбции и/или катализа операций по очистке дымовых газов для уменьшения NOX и/или PCDD/F. Для уменьшения NOX также часто применяется SNGR-процесс.
Из [3] и [4] в общих чертах известно, что доля PCDD и PCDF в газообразных отходах может быть при сжигании существенно уменьшена также только с помощью избытка серы в отношении к совокупности хлора. При этом это, в частности, зависит от отношения двуокиси серы к соляной кислоте в дымовом газе, получающемся при сжигании, причем при повышающемся отношении двуокиси серы к соляной кислоте начинается существенное уменьшение содержания хлоридов в летучей золе благодаря реакции сульфатирования
Figure 00000004
Хлориды металлов показывают аналогичное поведение, что и щелочи. Хлориды летучей золы при сульфатировании превращаются в сульфаты. Образованная бедная хлором летучая зола способствует заметно ощутимому снижению потенциала образования PCDD и PCDF и таким образом ведет к значительному снижению концентрации PCDD/F в газообразных отходах. Бедные хлором отложения летучей золы дополнительно способствуют уменьшению скорости коррозии кожуха.
В [5] показан способ, при котором SO2 из дымового газа выделяется селективно в, по меньшей мере, одном скруббере и возвращается в камеру сгорания в виде SO2 или серной кислоты. Благодаря селективному выделению SO2 в скруббере для рециркуляции имеется в распоряжении высококонцентрированная SO2. Рециркуляция ведет к обогащению SO2 и таким образом к понижению отношения Cl/S в газообразных отходах в возможных зонах процесса образования PCDD/F. Однако при этом способе не достигается какого-либо снижения NOX. При процессе в качестве остатка образуется водный раствор смеси солей из хлоридов и сульфатов.
Исходя из этого, задачей изобретения является предложение устройства и способа для одновременного уменьшения угарного газа и галогенированных органических соединений в установках для сжигания мусора с, по меньшей мере, одной камерой сгорания, у которых названные выше недостатки или ограничения не имеют место вовсе или проявляются в значительно уменьшенной мере.
Задача решается с помощью способа с признаками по п.1 и устройства с признаками по п.5 формулы изобретения. В зависимых пунктах воспроизведены предпочтительные варианты осуществления.
Задача решается с помощью способа уменьшения угарного газа и галогенированных органических соединений в установках для сжигания мусора с, по меньшей мере, одной камерой сгорания, при котором оксид серы SO2 из дымового газа селективно осаждается в, по меньшей мере, одном скруббере с помощью аммиака или соединений аммония, при этом образуется водный раствор сульфата/сульфита аммония, который полностью или частично возвращается в камеру сгорания, предпочтительно после зоны дожигания.
Основная идея изобретения основывается на том, что, исходя из названного выше SNCR способа, аммиак не вводится напрямую в камеру для дожигания для уменьшения угарного газа (см. уравнение (1)), а прежде всего в виде добавки вводится в кругооборот промывочной воды работающего с нейтральной или слегка кислотной средой скруббера, который расположен следом за HCl-скруббером и привлекается для выделения SO2 при образовании водного раствора сульфата/сульфита аммония (ср. уравнения (2) и (3)).
NH3, необходимый для SNCR способа, полностью или частично используется для осаждения SO2 в скруббере. Образующийся в скруббере при промывочном процессе раствор сульфата/сульфита аммония может потом полностью или частично использоваться вместо аммиака или дополнительно к водному раствору аммиака для названного выше SNCR-процесса в зоне дожигания. При этом это ведет к термическому разложению сульфата/сульфита аммония при образовании NH3, N2 и SO2. Образование SO2 осуществляется практически в количественном отношении, в то время как только часть азота возвращается из сульфата аммония в виде NH3. Образованный NH3 снова поступает в распоряжение собственно SNGR процесса. В существующих установках с SNCR-техникой таким образом очищенная от солей промывочная вода (с (NH4)2SO4) может заменить полностью или частично прежде применяемый NH3. Предпочтительно водный раствор сульфата/сульфита аммония добавляется в содержащий кислород дымовой газ в диапазоне температур между 850° и 1050°С, преимущественно 900-1000°С, т.е. в предпочтительном для SNCR-способа температурном окне после зоны дожигания газообразных отходов.
Не использующийся указанным выше способом раствор сульфата/сульфита аммония может также в виде сульфата аммония (NH4)2SO4 удаляться из процесса и отдельно утилизироваться или использоваться.
При разложении сульфата и сульфита аммония в зоне дожигания в количественном отношении освобождается SO2 и поступает в распоряжении для повышения SO2 концентрации в газообразных отходах (возникает SO2 кругооборот). Повышение концентрации SO2 может регулироваться скоростями возврата. Таким способом предпочтительным образом достигается уменьшение PCDD/F в газообразных отходах, причем при возрастающем отношении оксида серы к соляной кислоте, как уже однажды упоминалось, повышенное уменьшение содержания хлоридов в летучей золе регулируется реакцией сульфатирования.
Разложение сульфата аммония в зоне дожигания происходит в два этапа:
Figure 00000005
Figure 00000006
При свыше 900°С в камере дожигания увеличивается SO2, что опять же усиливает упомянутую выше реакцию сульфатирования летучей золы. При этом хлориды, содержащиеся в летучей золе, разлагаются сульфатами, причем образуется соляная кислота, которая потом в работающей в кислой среде моечной ступени выделяется из газообразных отходов.
Уровень концентрации SO2 может регулироваться с помощью скорости возврата сульфата аммония (NH4)2SO4 из второго скруббера.
Таким образом, в рамках изобретения только вещества (остатки) возвращаются из работающей с нейтральной или слегка кислой средой моечной ступени. С помощью разделенных секций скруббера становится возможным материальное использование остатков (например, получение HCl из работающей с кислой средой моечной ступени).
Добавка раствора сульфата/сульфита аммония осуществляется преимущественно в зоне дожигания предпочтительно после подачи вторичного газа и предпочтительно с помощью нескольких форсунок для одного или нескольких веществ. Форсунки для одного или нескольких веществ служат для распыления водного раствора сульфата/сульфита аммония и подачи однородной смеси с газообразными отходами, причем для форсунок для многих веществ предпочтительно использование сжатого воздуха или водяного пара.
Ниже изобретение поясняется на примерах осуществления с помощью следующих чертежей.
Фиг.1 - технологические потоки при осуществлении способа в схематически изображенном устройстве для уменьшения галогенированных органических соединений.
Фиг.2а и b - блок-схемы известного SNCR-устройства (а) и модифицированного на его базе устройства для одновременного снижения NOX и уменьшения галогенированных органических соединений (b).
Фиг.3 - вещества, определенные в неочищенных газообразных отходах в опыте на установке сжигания мусора TAMARA.
Изобретение в сочетании с установкой для сжигания мусора состоит, как показано на фиг.1, из камеры сгорания 1 с подводом 2 первичного газа, содержащего кислород, камеры 3 дожигания с подводом 4 вторичного газа, содержащего кислород, кожуха 5 или другого компонента для охлаждения неочищенных газообразных отходов 6, а также включенных следом очистных ступеней для неочищенных газообразных отходов. Эти очистные ступени включают пылеуловитель 7 для улавливания летучей золы 15, например тканевый фильтр или электрофильтр, первый работающий с кислой средой скруббер 8 (рН≤1) для выделения соляной кислоты, а также второй скруббер 9, работающий с нейтральной или слегка кислой средой (рН≤7) для выделения SO2 (отвод сульфата и сульфита аммония 17). Первый работающий с кислой средой скруббер 8 имеет кругооборот 18 с подачей воды 19. После прохода очистных ступеней очищенные газообразные отходы 10 отводятся в окружающую среду, например, через дымовую трубу.
Во втором работающем с нейтральной средой скруббере 9 осуществляется очистка от SO2 в кругообороте скруббера 11, причем в нем предусмотрена добавка водного раствора аммиака 12 и отделение смешивающегося в скруббере раствора сульфата/сульфита аммония.
Во втором работающем с нейтральной средой скруббере 9 осуществляется очистка от SO2 в кругообороте скруббера 11, причем в нем предусмотрена добавка водного раствора аммиака 12, а также отделение синтезирующегося в скруббере раствора сульфата/сульфита аммония. Отделенный раствор сульфата/сульфита аммония через соединительный трубопровод 14 направляется в ответвление трубопровода для газообразных отходов (неочищенные газообразные отходы) в область камеры дожигания 3 (после зоны выгорания газообразных отходов). Избыточная часть не являющегося необходимым раствора сульфата/сульфита аммония отводится из процесса (ср. отвод сульфата/сульфита аммония 17). Уровень отвода определяется максимально требуемой концентрацией SO2 в газообразных отходах и количеством сульфата, извлеченного из летучей золы 15.
Существенным при этом является то, что подача раствора сульфата/сульфита аммония в области осуществляется с избытком кислорода, чему способствует подача вторичного газа, чтобы с одной стороны промотировать реакции, показанные выше в приведенных формулах (5) и (6), т.е. обеспечить эффективное уменьшение угарного газа, и с другой стороны стимулировать образование оксида серы для уменьшения галогенированных органических соединений в газообразных отходах.
Рециркулирующий раствор сульфата/сульфита аммония предпочтительно при поступлении в ответвление для газообразных отходов распыляется с помощью одной или нескольких впусков, так что это позволяет обеспечить сравнимые равномерно распределенные по поперечному сечению газообразных отходов условия реакции. Предпочтительно это осуществляется с помощью подачи через, по меньшей мере, одну, но лучше через несколько действующих по всему поперечному сечению газообразных отходов форсунок, распыляющих одно или два вещества.
В рамках технологических потоков первоначально в камере сгорания 1 осуществляется сжигание горючего вещества при подводе первичного газа 2, а также дожигание еще не полностью сгоревшей части в камере дожигания 3 при подводе вторичного газа. Возникающие при этом неочищенные газообразные отходы, которые имеют температуру в области >900°С (т.е. достаточную для реакции (6)), направляются к стенке кожуха и отдают там известное количество тепла через теплопередачу кожуху 5 или находящейся в кожухе среде, причем газообразные отходы 6 охлаждаются до температуры от 200 до 300°С. Газообразные отходы проходят затем первую ступень очистки, пылеуловитель 7, который газообразные отходы в рамках примера осуществления покидают при одинаковом уровне температуры в направлении первого скруббера 8.
Диоксины и фураны образуются в ответвлении трубопровода для газообразных отходов предпочтительно при уровне температуры свыше 200°С, т.е. точно приведенном выше уровне температуры у стенки кожуха и пылеуловителе, но могут быть, как ранее описывается, эффективно снижены с помощью образовавшегося в зоне дожигания оксида серы (реакция (6)).
В первом работающем с кислотной средой скруббере при рН-значениях меньше 1 соляная кислота с помощью адсорбции селективно выделяется в воде, не сопровождаясь осаждением оксида серы. Поэтому наряду с трубопроводом 19, подающим воду, этот скруббер имеет трубопровод для отвода соляной кислоты 16. Согласно настоящему изобретению соляная кислота не требуется для способа уменьшения оксидов азота и галогенированных органических соединений в установках для сжигания мусора с, по меньшей мере, одной камерой сгорания и может использоваться в других целях.
Названный круговой процесс SO2 ведет к поэтапному повышению концентрации оксида серы в газообразных отходах точно в перечисленных выше областях образования диоксина. При идеальных условиях молярное отношение Cl/S (соляной кислоты к оксиду серы) в газообразных отходах установках по сжиганию бытовых отходов может быть понижено. Начиная от 8-10 до величин <<1 (в зависимости от скорости рециркуляции).
Изображенное на фиг.1 устройство может с небольшими затратами на оборудование переделано из имеющегося SNCR-устройства (ср. фиг.2а), а именно без основного нового присоединения для требуемого аммиака. Таким образом, установка только с помощью клапанов может быть переключена с SNCR-режима работы на способ согласно пункту 1 формулы изобретения и наоборот. В SNCR-установке согласно фиг.2а подача аммиака 12 осуществляется напрямую в камеру дожигания 2, в то время как кругооборот 11 второго скруббера 9 запитывается водой и гидроокисью натрия или кальция (подвод гидроокиси натрия или кальция 23) и имеет отвод сульфата натрия и сульфита натрия или сульфата кальция и сульфита калия 24.
Для переоборудования названной выше SNCR-установки в устройство для дополнительного уменьшения галогенированных органических соединений необходимы, как показано на фиг.2b, лишь два дополнительных соединения трубопроводов, причем переключение с SNCR-режима на способ для дополнительного уменьшения галогенированных органических соединений осуществляется с помощью нескольких запорных/регулировочных клапанов. В качестве нейтрализующего средства вместо гидроокиси натрия или кальция теперь применяется аммиак. Добавка аммиака проводится через первое соединение не в зону дожигания 3 (клапан 25 прикрыт или полностью закрыт), а предпочтительно через трубопровод для аммиака 26 в кругооборот 11 второго скруббера. Подвод NH3 в ступень промывки SO2 осуществляется с регулированием рН-значения. Точно также осуществляется отделение раствора сульфата/сульфита аммония 13 через соединительный трубопровод 14 к подводящему трубопроводу 27 в зону дожигания 3.
Пример эксперимента
Ниже, в качестве примера, описывается способ, устройство и достигнутые результаты экспериментов на установке для сжигания мусора TAMARA в исследовательском центре Карлсруэ. Конструкция соответствует варианту осуществления, изображенному на фиг.1 или 2b.
При температуре 1020°С водный раствор (NH4)2SO4 (1 л/час, 600 г/л, при газообразных отходах около 1000 нм3/час) в тонкодисперсном виде подавался с помощью форсунки для двух веществ в первый газовый канал (после зоны дожигания, после подвода вторичного газа). Доля кислорода в зоне дожигания составляла около 11% по сухому объему.
На фиг.3 в качестве результата показаны концентрации HCl [мг/нм3] 21, а также NO и SO2 соответственно в [мг/нм3], определенные в зоне дожигания и построенные в виде кривых во времени. Зачерненными значками показаны значения во время подачи через форсунки названного выше раствора сульфата/сульфита аммония, в то время как светлыми значками, справочные значения без этой подачи.
Повышение концентрации SO2 и рост концентрации сульфатов в летучей золе соответствовал количеству серы в подаваемом растворе сульфата/сульфита аммония. При дозировании концентрация HCl повысилась сразу же на 130 мг/нм3. Повышение концентрации HCl может быть объяснено сульфатированием содержащей хлориды летучей золы. Уже во время короткой фазы полета частиц золы в зоне высоких температур из хлоридов образовывалось значительное количество сульфатов в летучей золе.
Одновременно происходило снижение концентрации NO со 160 до 120 мг/м3. Если исходить из рекуперации около 50% NH3 из сульфата/сульфита аммония, при эксперименте стехиометрия NH3 в NO составляла n≈0,75. В технических установках n устанавливается в диапазоне от 2 до 3. Температура в месте подачи в представленном эксперименте также была несколько выше, чем оптимум при SNCR около 980°С. Принимая во внимание эти остальные способы действия при соответствующей оптимизации, может быть также достигнуто существенно более высокое уменьшение NOX. Результаты показывают, что описанный процесс делает в общем возможным комбинированное уменьшение NOX и PCDD/F, равно как и соответственно повышенную концентрацию SO2.
С помощью способа реализуется кругооборот SO2. Преимущество этого варианта осуществления заключается в дополнительном уменьшении NOX. Другое преимущество этого процесса состоит в том, что концентрация SO2 может быть установлена полностью независимо от концентрации HCl. Затраты на оборудование, т.е. модификация существующих SNCR-установок, незначительны (ср. фиг.2а и b), так же как и стоимость производства NH3 (меньше чем NaOH для осаждения SO2). Повышение концентрации SO2 зависит от скорости возврата и концентрации щелочных составляющих летучей золы и может принципиально устанавливаться почти любой. Пропорционально повышению SO2 увеличивается расход NH3. Для практического применения в большинстве случаев для эффективного уменьшения PCDD/F достаточно молярного отношения Cl/S (HCl/SO2) примерно на уровне 1. Также оба кругооборота скрубберов (скруббер 8 и 9) образовываются отдельно, так что становится возможным раздельное использование/обработка этих обоих потоков остаточных веществ.
Добавка раствора (NH4)2 SO4 в камеру сгорания перед зоной выгорания напротив вызывает только незначительное уменьшение NOX. Этот эффект может быть объяснен только перемешиванием, вызванным подачей воды через форсунки, и снижением температуры. Повышение концентрации SO2 было и в этом случае в соответствии с добавленным количеством сульфата.
На фиг.4 концентрация PCDD/F 28 в [нг/нм3] в неочищенных газообразных отходах представлена в виде функции молярного отношения Cl/S 29 (от HCl/SO2) в неочищенных газообразных отходах. Отдельные значения были определены соответственно при длительной стационарной работе при эффективных условиях выгорания газообразных отходов в TAMARA.
Литература
1. П.Штрассер, (P.Strasser), В.Футерер (V.Futterer): Производственные опыты на установке по удалению серы из дымовых газов пароэлектростанции в Рейтхафене и ведущей электростанции в Мангейме; отчет об очистке газообразных отходов, особая тетрадь по поддержанию санитарных норм содержания пыли в воздухе (1987), тетрадь 10, стр.63-68.
2. DE 19731062 C2.
3. R.D.Griffin, "A new theory of dioxin formation in municipal solid waste combustion", Chemosphere, Vol.15, Nos.9-12, pp.1987-1990, 1986.
4. K.Raghunathan, B.K.Gullet: Role of Sulfur in Reducing PCDD and PCDF Formation; Environ. Sci. Technol. 30 (1996) S.1827-1834.
5. DE 10338752 B4.
Перечень позиций
1 - камера сгорания
2 - подвод первичного газа, содержащего кислород
3 - камера дожигания
4 - подвод вторичного газа, содержащего кислород
5 - кожух
6 - неочищенные газообразные отходы
7 - пылеуловитель
8 - скруббер, работающий с кислотной средой
9 - скруббер, работающий с нейтральной средой
10 - очищенные газообразные отходы
11 - кругооборот скруббера (вторая ступень промывки)
12 - добавка аммиака
13 - отделение раствора сульфата/сульфита аммония
14 - соединительный трубопровод
15 - летучая зола
16 - соляная кислота
17 - отвод сульфата и сульфита аммония
18 - кругооборот скруббера (первая ступень промывки)
19 - подача воды
20 - время
21 - доля HCl [мг/нм3]
22 - доля NO, доля SO2 [мг/нм3]
23 - подвод гидроокиси натрия или кальция
24 - отвод сульфата натрия и сульфита натрия или сульфата кальция и сульфита кальция
25 - клапан
26 - отвод аммиака
27 - подводящий трубопровод
28 - концентрация PCDD/F в [нг/нм3 TEQ]
29 - молярное отношение Cl/S (безразмерное)

Claims (4)

1. Способ уменьшения угарного газа и галогенированных органических соединений в установках для сжигания мусора с, по меньшей мере, одной камерой сгорания (1, 3), причем оксид серы SO2 селективно осаждают из дымового газа с помощью аммиака или соединений аммония в, по меньшей мере, одном скруббере (9), при этом образуется водный раствор сульфата/сульфита аммония, который полностью или частично возвращают в камеру сгорания, включающий следующие этапы способа:
a) осаждение летучей золы с помощью золоуловителя (7),
b) выделение соляной кислоты в первом работающем с кислотной средой скруббере (8) при добавке воды,
c) выделение SO2 во втором работающем с нейтральной или слегка кислотной средой скруббере (9) при добавке воды и аммиака, причем это ведет к образованию сульфита аммония и при последующей реакции с кислородом - к сульфату аммония, растворенному в воде,
d) дальнейшая передача и подача через форсунки водного раствора сульфата/сульфита аммония в содержащий кислород дымовой газ после добавки вторичного газа, причем это ведет к разложению сульфата/сульфита аммония с образованием аммиака и SO2, причем угарный газ в дымовом газе восстанавливается аммиаком и кислородом с помощью селективного некаталитического восстановления в азот и воду, а также одновременно содержащая хлориды летучая зола в дымовом газе с SO2, водой и кислородом вступает в реакцию с сульфатами с образованием соляной кислоты.
2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что водный раствор сульфата/сульфита аммония подают в содержащий кислород дымовой газ в диапазоне температур между 850 и 1050°С после зоны выгорания газообразных отходов.
3. Способ по п.1 или 2, характеризующийся тем, что добавку раствора сульфата/сульфита аммония осуществляют с помощью форсунок для одного вещества или форсунок для нескольких веществ.
4. Устройство для уменьшения галогенированных органических соединений в установках для сжигания мусора с, по меньшей мере, одной камерой сгорания, содержащее:
a) пылеуловитель (7) для улавливания летучей золы (15),
b) первый работающий с кислотной средой скруббер (8) для выделения соляной кислоты с первым трубопроводом для отвода соляной кислоты (16), а также
c) второй работающий с нейтральной или слегка кислотной средой подключенный вслед за первым скруббером скруббер (9) с подводом воды и аммиака (12) и вторым трубопроводом для отвода раствора сульфата/сульфита аммония (17), причем
d) от второго трубопровода ответвлен соединительный трубопровод (14) к зоне дожигания (3) после впуска вторичного газа (4).
RU2008144427/15A 2006-04-11 2007-03-08 Способ и устройство для снижения угарного газа и галогенированных органических соединений в мусоросжигательных установках RU2390374C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006016963A DE102006016963B3 (de) 2006-04-11 2006-04-11 Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung von Stickoxiden und halogenierten organischen Verbindungen in Verbrennungsanlagen
DE102006016963.8 2006-04-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2390374C1 true RU2390374C1 (ru) 2010-05-27

Family

ID=38197758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008144427/15A RU2390374C1 (ru) 2006-04-11 2007-03-08 Способ и устройство для снижения угарного газа и галогенированных органических соединений в мусоросжигательных установках

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8765089B2 (ru)
EP (1) EP2004311B1 (ru)
JP (1) JP4944946B2 (ru)
KR (1) KR101287730B1 (ru)
CN (1) CN101421018B (ru)
DE (1) DE102006016963B3 (ru)
DK (1) DK2004311T3 (ru)
RU (1) RU2390374C1 (ru)
WO (1) WO2007118554A1 (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007056580B3 (de) * 2007-11-23 2009-04-02 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Flugstrom-Sulfatierung von Rauchgasinhaltsstoffen
DE102008054038B3 (de) * 2008-10-30 2010-04-29 Karlsruher Institut für Technologie Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung von Schadstoffemissionen in Verbrennungsanlagen
ITTA20130007A1 (it) * 2013-10-03 2015-04-04 Noi Angelo Di Metodo ed apparato per l'abbattimento del particolato e delle diossine emesse dai camini di altiforni, raffinerie, termovalorizzatori e processi termici in generale.
JP6695391B2 (ja) * 2018-07-31 2020-05-20 川崎重工業株式会社 廃棄物焼却設備の脱硝及び腐食低減方法
US11376546B2 (en) 2018-09-24 2022-07-05 Valmet Technologies Oy Method and a system for producing hydrochloric acid from flue gases
JP6916854B2 (ja) * 2019-10-29 2021-08-11 川崎重工業株式会社 廃棄物焼却設備の脱硝及び腐食低減方法
PL432272A1 (pl) * 2019-12-18 2021-06-28 Przedsiębiorstwo Projektowo-Montażowe Promont Bujak Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Spółka Komandytowa Sposób jednoczesnego usuwania tlenków azotu (NOx) oraz polichlorowanych dibenzo-p-dioksyn i polichlorowanych dibenzofuranów (PCDD/Fs) z gazów odlotowych, w szczególności pochodzących z procesów spalania
CN111729460B (zh) * 2020-08-03 2021-06-01 钱小英 医疗垃圾焚烧废气的流程化分解处理装置
AT523630B1 (de) * 2020-08-10 2021-10-15 Next Generation Elements Gmbh Verfahren zur physikalischen und thermo-chemischen Behandlung von Biomasse

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3912565A1 (de) * 1989-04-17 1990-10-18 Hollingsworth Gmbh Vorrichtung zum speisen von in flockenform befindlichem fasergut
WO1992008541A1 (en) * 1990-11-12 1992-05-29 A/S Miljøutvikling METHOD AND APPARATUS FOR PURIFYING EXHAUST WITH RESPECT TO SO2, NOx AND DUST
DE10338752A1 (de) * 2003-08-23 2005-04-07 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung von polyhalogenierten Verbindungen in Verbrennungsanlagen

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2810627A (en) 1953-02-26 1957-10-22 Texas Gulf Sulphur Co Recovery of sulfur dioxide from gases and production of ammonium sulphate
US3944657A (en) * 1971-02-19 1976-03-16 Davy Powergas Gmbh Sulfur dioxide from by-product ammonium sulfate solutions
US4073862A (en) * 1973-08-24 1978-02-14 Dr. C. Otto & Comp. G.M.B.H. Process for removing ammonia, hydrogen sulfide and hydrocyanic acid from gases
DE2741116C2 (de) 1977-09-13 1984-11-22 Dr. C. Otto & Co Gmbh, 4630 Bochum Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Gasen, insbesondere Industrieabgasen
JPS5482366A (en) 1977-12-13 1979-06-30 Kubota Ltd Hcl, sox and nox removing method for exhaust gas
ATE90224T1 (de) * 1989-04-17 1993-06-15 Krc Umwelttechnik Gmbh Verfahren zur reinigung von abgas mit hohem chloridgehalt.
DE3912563A1 (de) * 1989-04-17 1990-10-18 Krc Umwelttechnik Gmbh Verfahren zur reinigung von abgas mit hohem chloridgehalt
AU8105691A (en) * 1990-06-25 1992-01-23 Occidental Chemical Corporation Simultaneously reducing dioxins and controlling hydrochloric acid emissions from solid waste incinerators
GB2246121B (en) * 1990-07-13 1995-03-08 Hitachi Shipbuilding Eng Co Process for simultaneously effecting desulfurization and denitration within furnace
JPH0693971B2 (ja) * 1990-07-13 1994-11-24 日立造船株式会社 炉内同時脱硫脱硝方法
DE4032945C1 (ru) * 1990-10-17 1992-01-30 Noell-Krc Umwelttechnik Gmbh, 8700 Wuerzburg, De
NL9202181A (nl) * 1992-12-17 1994-07-18 Hoogovens Groep Bv Werkwijze voor het genereren van elementaire zwavel of zwavelzuur uit een met zwavelverbindingen verontreinigde gasstroom.
TW279137B (en) * 1993-06-01 1996-06-21 Babcock & Wilcox Co Method and apparatus for removing acid gases and air toxics from a flue gas
RU2102122C1 (ru) 1994-06-06 1998-01-20 Государственная академия нефти и газа им.И.М.Губкина Способ очистки дымовых газов от токсичных продуктов сгорания топлива
US6991771B2 (en) * 1996-10-09 2006-01-31 Powerspan Corp. NOx, Hg, and SO2 removal using ammonia
DE19731062C2 (de) 1997-07-19 2001-07-12 Lurgi Lentjes Bischoff Gmbh Verfahren zur Entfernung von sauren Gasen aus Rauchgasen, insbesondere aus Kraftwerksabgasen und Abgasen von Müllverbrennungsanlagen
DE19802247A1 (de) * 1998-01-22 1999-07-29 Heidelberger Zement Ag Verfahren zur Minderung von NOx im Zementklinkerbrennprozeß
DE19849021A1 (de) 1998-10-23 2000-04-27 Abb Research Ltd Verfahren zur Verminderung von Korrosion in Feuerungsanlagen, insbesondere Müllverbrennungsanlagen
DE10131464B4 (de) * 2001-06-29 2006-04-20 Bayer Industry Services Gmbh & Co. Ohg Verfahren zur korrosions- und emissionsarmen Mitverbrennung hochhalogenierter Abfälle in Abfallverbrennungsanlagen
US6723145B2 (en) 2002-01-02 2004-04-20 Dürr Industries, Inc. Open powder booth collection design
CN1268415C (zh) * 2003-06-12 2006-08-09 北京大学 一种烟气脱硝（氮）脱硫方法及其专用设备

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3912565A1 (de) * 1989-04-17 1990-10-18 Hollingsworth Gmbh Vorrichtung zum speisen von in flockenform befindlichem fasergut
WO1992008541A1 (en) * 1990-11-12 1992-05-29 A/S Miljøutvikling METHOD AND APPARATUS FOR PURIFYING EXHAUST WITH RESPECT TO SO2, NOx AND DUST
DE10338752A1 (de) * 2003-08-23 2005-04-07 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung von polyhalogenierten Verbindungen in Verbrennungsanlagen

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007118554A1 (de) 2007-10-25
EP2004311B1 (de) 2012-07-11
JP2009533208A (ja) 2009-09-17
CN101421018B (zh) 2012-02-15
DE102006016963B3 (de) 2007-10-04
KR20090007416A (ko) 2009-01-16
KR101287730B1 (ko) 2013-07-19
JP4944946B2 (ja) 2012-06-06
DK2004311T3 (da) 2012-10-22
EP2004311A1 (de) 2008-12-24
US20090208395A1 (en) 2009-08-20
CN101421018A (zh) 2009-04-29
US8765089B2 (en) 2014-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2390374C1 (ru) Способ и устройство для снижения угарного газа и галогенированных органических соединений в мусоросжигательных установках
Vehlow Air pollution control systems in WtE units: An overview
CN102015070B (zh) 废气处理系统及除去废气中汞的方法
CA2622064C (en) Method of removing sulfur trioxide from a flue gas stream
JP2009539605A (ja) 一体型乾式及び湿式煙道ガス浄化法及びシステム
EP1399695B1 (en) Flue gas purification device for an incinerator
JP2001347131A (ja) 燃焼排ガス中の有害物の除去方法と装置
CA2622549C (en) Sulfur trioxide removal from a flue gas stream
US20080282889A1 (en) Oil shale based method and apparatus for emission reduction in gas streams
JP3009926B2 (ja) 煙道ガスの冷却及び浄化方法
CN111826526A (zh) 废电路板、铜精矿、脱硫石膏联合冶炼环保回收废电路板中贵金属的方法及其装置
JP4942559B2 (ja) 排ガス浄化剤及び有害微量元素を捕捉する方法
CN113637850A (zh) 一种含重金属污泥处理工艺
JP3664941B2 (ja) 灰溶融炉の排ガス処理方法およびそのシステム
CN218741274U (zh) 危险废弃物火法处置烟气净化系统和净化设备
US8470076B2 (en) Method and device for reducing polyhalogenated compounds in incineration plants
Hartenstein Dioxin and furan reduction technologies for combustion and industrial thermal process facilities
DK1493481T3 (en) Process and plant for the purification of flue gases combining two separation units and a catalytic purification
JP2003117520A (ja) 焼却灰の処理方法
JP2005195228A (ja) 廃棄物溶融処理システム
JP2009035449A (ja) セメントキルン抽気ガスの処理システム及び処理方法
CN119802614A (zh) 一种污泥热解可燃气焚烧烟气处理工艺
JP2003190907A (ja) 難分解性物質の処理方法及びその装置
JPH11188230A (ja) 飛灰を含む排ガスの処理方法および処理装置
CZ297608B6 (cs) Zpusob odstranování kyselých skodlivin z odplynu

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210309