SE500037C2 - Metod för rening av SO]7x]-innehållande rökgaser - Google Patents

Description

5.00 057 10 15 20 25 30 2 luftflödet, nader som tillförlitlighets- och reparationsproblem. vilket medför såväl höga konstruktionskost- För det andra orsakar metoden enligt SE 442 777 oönskade luft- och gasstötar som uppstår vid växlingen av flödena och som bl a för med sig fina partiklar från bäddmaterialet ut i skorstensutsläppet.

För det tredje uppstår i metoden enligt SE 442 777 problem förknippade med det sätt på vilket ämnet i bäd- I SE 442 777 utmatas efter någon tids drift granulat fràn bäddarna till en separeringsanord- den förnyas/renas. ning, såsom en roterande trumma, i vilken svavelförore- ningar och stoftpartiklar avlägsnas. Efter denna av- skiljning återföres granulatet till bädden. Denna lös- ning innebär oönskat att även icke "färdigkylt" bädd- material kommer att utmatas från magasinet till separe- ringsanordningen, vilket betyder att värmeenergi går förlorad. Dessutom blir reningen av bädden inte kontinu- erlig med ojämn gasreningsverkan som följd. som ändamål att åstad- komma en väsentligen torr rökgasreningsmetod som på ett effektivt, enkelt och billigt sätt åstadkommer en SOX- rening av rökgaser från en förbränningsprocess.

Föreliggande uppfinning har Uppfinningen har också som ändamål att samtidigt möjliggöra ett högt utnyttjande av bränslets energiinne- håll.

Uppfinningen har som speciellt ändamål att anvisa en väsentligen torr rökgasreningsmetod som undviker de ovan identifierade problem, som är förknippade med reningstekniken av det i SE 442 777 angivna slaget.

Dessa ändamål uppnås med hjälp av en metod enligt patentkravet 1.

Enligt uppfinningen anvisas sålunda en metod för rening av SOX-förorenade rökgaser från en förbrännings- process, vilken metod innefattar följande åtgärder: 10 15 20 25 30 35 500 037 3 att i en gasreningszon làta rökgaserna passera ge- nom en väsentligen torr gasreningsbädd av ett SOx-absor- berande ämne, att cirkulera dylikt ämne, när detta har förorenats och uppvärmts av rökgaserna, ut från och åter till gas- reningszonen i en cirkulationsbana som passerar genom en kylzon, i vilken ämnet bringas i direktkontakt med ett kylmedium för att kylas, och en separeringszon i vilken svavelföroreningar avlägsnas fràn ämnet, att gasreningsbädden successivt förskjuts in i kylzonen för att i denna zon istället bilda en kylbädd, som kylmediumet bringas passera genom, att nämnda successiva förskjutning av gasrenings- bädden från gasreningszonen till kylzonen àstadkommes via en i förskjutningsriktningen utsträckt rörformig kanal för ämnet, vilken kanal passerar genom både gas- reningszonen och kylzonen och genom vilken ämnet matas fram som en rörformig kropp fràn en inmatningsände vid gasreningszonen till en utmatningsände vid kylzonen, och att rökgaserna och kylmediumet bringas passera radiellt genom bädden i gasreningszonen respektive kyl- zonen.

Enligt uppfinningen förskjuts gasreningsbädden således successivt ut fràn gasreningszonen och in i kylzonen för att i kylzonen istället bilda en kylbädd, som kylmediumet bringas passera genom. Efter kylning fö- res ämnet ut fràn kylbädden, genom separeringszonen och åter till gasreningszonen. Enligt uppfinningen bildar således gasreningsbädden och kylbädden tillsammans en sammanhängande kropp. Kanalen kan exempelvis vara perforerad i både gasreningszonen och kylzonen. Denna rörformiga kropp, bädd, behöver exempelvis ej vara cirkulär. som sålunda bildar en sammanhängande kan ha i stort sett vilket som helst tvärsnitt och Metoden enligt uppfinningen ger flera fördelar, bl a ett effektivare utnyttjande och därmed en lägre Eífid 037 10 15 20 25 30 35 4 förbrukning av det SOX-absorberande ämnet, en effekti- vare reningsverkan hos det SOX-absorberande ämnet genom att detta kyls, möjlighet att tillvarata värme från rök- gaserna, samt en generellt sett rationellare renings- process.

Jämfört med reningstekniker av det i SE 442 777 an- givna slaget kan följande skillnader och fördelar vidare noteras: a) Man undviker kravet på att använda två eller flera separata magasin och ventilmekanismer för växelvis styrning av rökgas- och luftflöde. Både rökgasflödet och kylmediumsflödet kan vara kontinuerligt. Detta innebär dels en kostnadsbesparing, dels ökad tillförlitlighet, och dels att nämnda luft- och gasstötar undviks. b) Genom att kylningen sker i en från gasrenings- zonen skild kylzon möjliggör man ett effektivare utnytt- jande av energiinnehållet i det uppvärmda materialet. c) Reningsgraden i gasreningszonen ökar och blir jämnare. d) En kontinuerlig cirkulation av det SOx-absorbe- rande ämnet blir möjlig.

Cirkulationen av det SOX-absorberande ämnet utföres företrädesvis kontinuerligt eller åtminstone väsentligen kontinuerligt under förbränningsprocessen.

Det är föredraget att istället för en mekanisk ventilanordning för att förhindra blandning av rök- gaserna och kylmediumet, använda ämnet självt som "materiallàs". Överföringen av ämnet mellan gasreningszonen och kylzonen kan åstadkommas medelst en förbindelsekanal av lämplig längd, som har samma eller väsentligen samma tvärsnitt som den rörformiga bädden och som ansluter till en utloppsöppning med motsvarande tvärsnitt hos gasreningszonen respektive till en inloppsöppning med motsvarande tvärsnitt hos kylzonen. Det är också tänk- 10 15 20 25 30 35 500 057 5 bart att helt eliminera en dylik förbindelsekanal och istället ansluta gasreningszonen direkt till kylzonen.

Kylmediumet kan, såsom i och för sig är känt genom SE 442 777, vara luft som i kylzonen bringas passera i direktkontakt med ämnet och som efter sådan uppvärmning i kylzonen används som förbränningsluft i förbrännings- processen.

Naturligtvis är det också möjligt att använda det tillvaratagna värmet pà andra sätt, exempelvis som för- bränningsluft till en annan förbränningsprocess. Det är också tänkbart att använda ett vätskeformigt kylmedium Det SOX-absorberande ämnet kan vara kalksten, såsom dolomit, eller annat mineral med motsvarande egenskaper.

För enkelhets skull används i efterföljande beskrivning av utföringsexempel termen "kalksten" som ett icke be- gränsande exempel som skall representera nämnda ämne, men det skall understrykas att varje hänvisning till kalksten också skall avse alla möjliga SOX-absorberande ämnen som är användbara i uppfinningen.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare genom utfö- ringsexempel, under hänvisning till bifogade ritnings- blad som schematiskt förklarar den uppfinningsenliga me- toden.

Fig 1 visar ett flödesschema för förklaring av principen enligt uppfinningen.

Fig 2A, 2B och 2C visar en ändvy, en sidovy respek- tive en toppvy av en anläggning för genomförande av re- ningsprocessen i fig l, i vilken anläggning det förelig- ger tvà separata bäddar.

Fig 3 visar schematiskt och i förstorad skala ett modifierat utförande med två separata bäddar.

Fig 4 visar schematiskt och i förstorad skala ett utförande med en gemensam bädd.

Delar med samma funktion har genomgående samma hän- visningsbeteckningar i figurerna.

E90 057 10 15 20 25 30 35 6 I flödesschemat i fig 1 matas rökgaser från en ej visad panna genom en kanal 1 till ett spjäll 2, som är inställt för att leda rökgaserna in i en kanal 3 till reningsanläggningen, som är generellt betecknad med 10.

Efter avslutad rening i reningsanläggningen 10, föres rökgaserna i retur via en kanal 4 ut genom en skorsten vid 5.

Reningsanläggningen 10 innefattar tre zoner: en gasreningszon 20, en kylzon 30 och en separeringszon 40.

Dessa tre zoner är i det visade utförandet anordnade i nämnd ordning i en cirkulationsbana för kalksten.

Gasreningszonen 20 innefattar en första behållare 21 innehållande en gasreningsbädd (ej markerad) av kalk- sten. Kalkstenen uttages från behållaren 21, alltså från gasreningsbädden, via en mot rökgaserna tätande botten- ventil 22. Kalkstenen inmatas till denna första behål- lare 21, dvs till gasreningsbädden, via inmatningsöpp- ningar 23 i behållarens 21 övre del. Rökgaserna från pannan matas in i behållaren 21 genom ovannämnda kanal 3, vilken mynnar med ett nedàtriktat ändstycke 24 i gas- reningsbädden i den nedre delen av behållaren 21. Rök- gaserna lämnar behållaren 21, efter att ha passerat ge- nom gasreningsbädden, via en eller flera öppningar 25 vid behållarens 21 övre del, vilka öppningar 25 är an- slutna till returkanalen 4.

Kylzonen 30 innefattar en andra behållare 31, vil- ken är anordnad nedanför gasreningsbehållaren 21 (se även fig 2A och 2B) och är ansluten med ett inlopp till bottenventilen 22 för att mottaga kalksten från gasre- ningsbäddens nedre del. Den från gasreningsbädden mot- tagna kalkstenen bildar en kylbädd (ej markerad) i den andra behållarens 31 nedre del. Kalksten från kylbädden utmatas genom en bottenventil 32.

Ett kylmedium, här i form av förbränningsluft till pannan, matas medelst en fläkt 33 genom en i behållarens 31 nedre del och i kylbädden mynnande kanal 34. Efter 10 15 20 25 30 35 500 057 7 passage genom kylbädden leds luften ut genom utlopp 35 vid behållarens 31 övre del för att användas som för- bränningsluft. Bottenventilen 32 tätar mot luftläckage från behållaren 31 i samband med utmatning av kalksten från kylbädden.

Separeringszonen 40, kylzonen 30 via en kanal 41, som mottager kalksten från innefattar i serie en trum- en siktenhet 43 och en buffertbehållare 44. Kalk- stenen överföres från separeringszonen 40 till gasre- ma 42, ningszonen 10 via en kanal 45 för att via öppningarna 23 återföras till gasreningsbädden i den första behållaren 21. ' Anläggningen 10 àskådliggöres i större skala i fig 2a-c.

Funktionen hos anläggningen 10 i fig 1 och 2a-2c skall nu beskrivas närmare.

Varma, SOX-förorenade rökgaser från förbrännings- processen i pannan matas med hjälp av en fläkt via kana- len 3 ner i den undre delen av gasreningsbädden i gasre- ningszonen 20. De förorenade och varma rökgaserna bring- as då i direktkontakt med kalkstenen, vilken absorberar svaveloxiderna med den följd att det på kalktenskornen i bädden avsätts "skal" av föroreningar. Kalkstenens re- ningsverkan avtar i takt med att detta skal växer och i takt med att kalkstenen värms upp av rökgaserna.

Allteftersom rökgaserna strömmar uppåt genom gasre- ningsbädden möter de en allt renare och kallare kalk- sten, innebärande att reningseffekten ökar successivt uppåt i gasreningsbädden. De slutligen renade och av- kylda rökgaserna föres via returkanalen 4 till skor- stensutsläpp 5.

Rökgaserna leds kontinuerligt in i reningsanlägg- ningen 10 under förbränningen, och för att gasrenings- bädden hela tiden skall vara effektiv sker det ett kon- tinuerligt utbyte av kalkstenen i denna bädd genom ut- tagning av förorenad och uppvärmd kalksten genom botten- LV! (Il 03 10 15 20 25 30 35 8 ventilen 22 och genom påfyllning av renad och avkyld kalksten genom inloppen 23 i behållarens 21 övre del.

Utmatningshastigheten kan styras med hjälp av bottenven- tilen 22. Det skall noteras att rökgaserna i gasrenings- bädden är förhindrade att lämna behållaren 21 genom bot- tenventilen 22.

Den av rökgaserna förorenade och uppvärmda kalkste- nen införes därefter genom tyngdkraft hållare 31 för att fylla på kylbädden 31. nom bottenventilen 32. För kylning av i kylzonens 30 be- i denna behållare Samtidigt uttages avkyld kalksten från kylbädden ge- kalkstenen leds luft genom kylbädden i direktkontakt med kalkstenen, och den uppvärmda luften används i detta utföringsexempel som förvärmd förbränningsluft till den ej visade pannan.

Avkyld kalksten matas från kylzonen 30 till separe- ringszonen 40 i vilken kalkstenen undergår en renings- process för avskiljande av nämnda skal. Detta utförs ge- nom att kalkstenen först får passera trumman 42 i vilken skalet bryts ner, och därefter genom siktenheten i vil- ken det nerbrutna skalet siktas bort för deponering (hänvisningsbeteckning 46). Fig 2b visar en skruvtrans- portör 47 för vidaretranport av deponeringsavfallet från siktenheten 43.

Vid behov tillsätts ny kalksten i cirkulationsba- nan, såsom visas vid hänvisningsbeteckning 48.

Beträffande transporten av kalkstenen i cirkula- tionsbanan mellan zonerna 20, 30 och 40 så sker trans- porten fràn gasreningszonen 20 via kylzonen 30 till trumman 42 med tyngdkraft. Transporten från trumman 42 via siktenheten 43 till buffertbehållaren 44 sker meka- niskt. Återföringen av renad och avkyld kalksten genom kanalen 45 sker pneumatiskt.

Den sålunda renade kalkstenen föres därefter in i buffertbehållaren 44 för vidarematning till gasrenings- bädden. 10 15 20 25 30 35 500 057 9 Fig 3 visar en variant av utförandet i fig 1 och 2a-c, där gasreningszonen 20 och kylzonen 30 har en nå- got annorlunda utformning. I fig 3 är gasreningsbädden betecknad med 26 och kylbädden med 36. Delar med motsva- rande funktioner i fig 1 och fig 3 har samma hänvis- ningsbeteckningar.

Den första behållarens 21 och den andra behållarens 31 övre cylinderformade ytterväggar 21a respektive 31a är här perforerade för att medge passage av rökgaser respektive kylluft. Behållarnas 21 och 31 nedre delar är liksom i fig 1 trattformiga och mynnar i bottenventiler- na 22 respektive 32. Vidare är bäddarnas 26 och 36 rö- relseriktning nedåt liksom i fig 1.

Den första och den andra behållaren 21 resp. 31 i fig 3 omsluts av var sitt ringformigt utrymme 27 respek- tive 37, vilka avgränsas radiellt utåt av en cylinder- vägg 28 respektive 38 och radiellt inåt av de perfore- rade behållareväggarna 2la respektive 3la, samt av bot- ten- och toppväggar. Den förorenade rökgasen från pannan leds via kanalen 3 till det ringformiga utrymmet 27, och kylluften leds till det ringformiga utrymmet 37.

Ihåliga, perforerade rörstycken 29 respektive 39 sträcker sig uppifrån ner centralt i den första behålla- ren 2l respektive den andra behållaren 31. Rörstycket 29 ansluter uppåt till den kanal 4 som leder bort renade rökgasen från gasreningszonen 20. Rörstycket 39 ansluter uppåt till den kanal 35 som leder bort uppvärmd kylluft från kylzonen 30.

I fig 3 passerar rökgaserna och kylluften sålunda radiellt inåt genom respektive bädd 26, 36 i den ring- formiga övre delen av bädden, för att sedan strömma uppåt genom rörstycket 29 respektive 39.

Fig 4 visar en variant av gasreningszonen 20 och kylzonen 30 med en enda sammanhängande bädd, varvid den del som bildar gasreningsbädd är betecknad 26 och den del som bildar kylbädd är betecknad 36. En mellanliggan- 500 057 10 15 20 25 30 35 10 de del av den sammanhängande bädden är betecknad 56 och fungerar som "materiallàs".

Liksom i utförandet i fig 3 finns det ringformiga utrymmen 27 och 37 för mottagning av rökgaserna respek- tive kylluft. Strömningsriktningarna är liksom i fig 3 också först radiellt inåt genom respektive bädd och se- dan ut vertikalt, dock med den skillnad att den upp- värmda kylluften i fig 4 strömmar vertikalt nedåt.

Skillnaden mot fig 3 ligger främst däri att botten- ventilerna 22 och 32 saknas och att överföringen av kalksten från gasreningszonen 20 till kylzonen 30 istäl- let åstadkommes genom att bädden förskjuts som en konti- nuerlig rörformig kropp med konstant tvärsektion. För detta ändamål är en ringformig förbindelsekanal 51 an- ordnad mellan gasreningszonen 20 och kylzonen 30.

I partiet mellan gasreningszonen 20 och kylzonen 30 fungerar kalkstensbädden som ett materiallås 56 som hindrar kylluften att nå gasreningszonen 20 och, vilket är viktigare, hindrar rökgaserna att nå kylbädden 36.

För att förstärka den sistnämnda "ventileffekten" kan de för processen nödvändiga fläktarna placeras så att fläk- ten som är avsedd att driva kylluften genom kylbädden (före) kylbädden 36 och fläkten för rök- gaserna finns nedströms (efter) gasreningsbädden 26. finns uppströms Följden blir att rökgasernas tryck i gasreningszonen 20 blir något lägre än kylluftens tryck i kylzonen 30. I händelse av gastransport åt något håll genom material- låset 56 kommer denna att bestå av luft som når gas- reningszonen 20 genom att övervinna det tryckfall som materiallàset 56 ger upphov till. Även varianter där principen med materiallås kombi- neras med någon mekanisk ventil- eller slussanordning är möjliga.

Det är också tänkbart att i fig 3 och 4 låta rökgas respektive kylluft transporteras in vertikalt och ut horisontellt.

Claims (6)

10 15 20 25 30 590 057 ll PATENTKRAV

1. Metod för rening av SOX-förorenade rökgaser från en förbränningsprocess, vilken metod innefattar följande åtgärder: att i en gasreningszon (20) lata rökgaserna passera genom en väsentligen torr gasreningsbädd av ett S0x-ab- sorberande ämne, och att cirkulera dylikt ämne, när detta har förorenats och uppvärmts av rökgaserna, ut från och åter till gas- reningszonen (20) i en cirkulationsbana som passerar ge- nom en kylzon (30), i vilken ämnet bringas i direktkon- takt med ett kylmedium för att kylas, och en separe- ringszon (40) i vilken svavelföroreningar avlägsnas fràn ämnet, k ä n n e t e c k n a d av: att gasreningsbädden (26) successivt förskjuts in i kylzonen (30) för att i denna zon istället bilda en kyl- bädd (36), som kylmediumet bringas passera genom, att nämnda successiva förskjutning av gasrenings- bädden frán gasreningszonen (20) till kylzonen (30) àstadkommes via en i förskjutningsriktningen utsträckt rörformig kanal för ämnet, vilken kanal passerar genom bàde gasreningszonen (20) och kylzonen (30) och genom vilken ämnet matas fram som en rörformig kropp (26, 56, 36) från en inmatningsände (23) vid gasreningszonen (20) till en utmatningsände vid kylzonen (30), och att rökgaserna och kylmediumet bringas passera radiellt genom bädden i gasreningszonen (20) respektive kylzonen (30).

2. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att rökgaserna bringas passera radiellt inåt genom bäd- den i gasreningszonen (20).

3. Metod enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att tvärsektionen hos den ringformiga kanalen och den däri upptagna rörformiga bädden är väsentligen konstant. 10 12

4. Metod enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att cirkulationen av det SOX-absorberande ämnet utföres kontinuerligt eller åt- minstone väsentligen kontinuerlig under förbrännings- processen.

5. Metod enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att kylmediumet utgörs av luft som efter uppvärmning i kylzonen (30) används som förvärmd förbränningsluft i förbränningsprocessen.

6. Metod enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av det SOX-absorberande ämnet är kalksten.