SE538327C2 - Förfarande för att rena avgaser - Google Patents

Abstract

Förfarande för att rena avgaser från försurande föreningar,vilka avgaser bringas att exponeras för en alkalisk föreningsåsom Ca(OH)2 vilken bringas att reagera med och darmed neut- ralisera de försurande föreningarna. Uppfinningen utmarks av att aska innehållande CaO i ett för- sta steg bringas att i en behållare (101) blandas med vatten, men inte med avgaserna, och varmas så att CaO bringas attomvandlas till Ca(OH)2, och av att det sålunda bildade Ca(OH)2i ett andra steg bringas att reagera med och darmed neutrali- sera de försurande föreningarna i avgaserna. Uppfinningen hanför sig aven till en anordning. Ansökningstextdocx 2012-08-31 100108SE

Description

Förfarande för att rena avgaser Föreliggande uppfinning hänför sig till rening av avgaser innehållande försurande ämnen såsom S02 och HCI.

Avgaser innehållande sådana försurande ämnen uppträder ofta i samband med industriellförbränning av organiska föreningar, såsom i fossilbränsleeldade kraftverk och avfallsför-bränningsanläggningar. De uppkommer även i exempelvis kemisk processindustri där till exempel S02 eller HCI utgör restprodukter.

Konventionellt används alkaliska ämnen, såsom IV|g(OH)2, kalk i form av exempelvis CaO,Ca(OH)2 eller CaCOg, etc., för att i en skrubber eller liknande avskilja de försurande äm-nena. Det är även känt att använda alkalisk flygaska i detta syfte. Ofta recirkuleras även de alkaliska ämnena, så att exponeringen mellan avgaser och alkaliska ämnen ökas.

Emellertid är sådana avgasreningssystem dyra i drift, eftersom stora mängder alkaliskaämnen förbrukas för att minimera utsläppen av försurande och därmed miljöskadliga ämnen.

Föreliggande uppfinning löser de ovan beskrivna problemen.

Således hänför sig uppfinningen till ett förfarande för att rena avgaser från försurandeföreningar, vilka avgaser bringas att exponeras för en alkalisk förening såsom Ca(OH)2vilken bringas att reagera med och därmed neutralisera de försurande föreningarna, däraska innehållande CaO i ett första steg bringas att i en behållare blandas med vatten, meninte med avgaserna, och värmas så att CaO bringas att omvandlas till Ca(OH)2, och av attdet sålunda bildade Ca(OH)2 i ett andra steg bringas att reagera med och därmed neutrali-sera de försurande föreningarna i avgaserna, och utmärks av att behållaren innefattar enhuvudsakligen vertikalt anordnad första del genom och längs med vilken blandningen avaska och vatten bringas att transporteras nedåt samt en huvudsakligen vertikalt anordnad andra del genom och längs med vilken blandningen av aska och vatten bringas att trans- porteras uppåt, av att tryckluft bringas att tillsättas vid en botten vid vilken den förstavertikala delen möter den andra vertikala delen, så att blandningen av aska och vattenbringas att bilda en fluidiserad bädd, och av att blandningen transporteras väsentligenvertikalt uppåt genom den första andra vertikala delen med hjälp av tryckluften, från den fluidiserade bädden och upp till ett utlopp beläget ovanför den fluidiserade bädden.

Uppfinningen hänför sig även till en anordning.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj, med hänvisning till exemplifierande utföringsformer av uppfinningen och till de bifogade ritningarna, där: Figur 1 är en principskiss över en anordning för att rena avgaser enligt föreliggandeuppfinning; Figur 2 är en sidovy av en aktiveringsanordning; Figur 3 är en sidovy av en aktiveringsanordning enligt en första föredragen utföringsformav uppfinningen; och Figur 4 är en sidovy av en aktiveringsanordning enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen.

Figur 1 är en principskiss som illustrerar en anordning för att rena avgaser som innehållerförsurande ämnen, företrädesvis i gasform, såsom S02, S03, HF och HCI. En industriprocess1, såsom en förbränningsprocess eller en annan kemisk process, avger alltså gaser, såsomrökgaser, innehållande nämnda försurande ämnen. I det följande benämns sådana gaser"avgaser". Avgaserna förs, med hjälp av ett rörsystem 2, till ett stoftavskiljningssteg 3, därfasta substanser såsom flygaska eller andra i avgaserna dispergerade, fasta alkaliskaföreningar avskiljs från avgaserna. De avskilda alkaliska substanserna förs vidare till enaktiveringsanordning 4, i vilken i de alkaliska substanserna innehållen CaO åtminstone till del omvandlas till Ca(OH)2 enligt CaO + H20 à Ca(OH)2.

Slutligen återförs åtminstone en del av de aktiverade substanserna till avgaserna genomåterdispergering innan stoftavskiljningssteget 3, så att ett kretslopp för de fasta substan- serna uppstår enligt pilarna i figur 1.

De aktiverade alkaliska substanserna, som då innehåller Ca(0H)2, exponeras således föravgaserna och neutraliserar därmed deras försurande innehåll. Ett exempel på en sådan neutraliserande reaktion, varvid S02 neutraliseras så att CaS03 bildas, är: Ca(0H)2 + S02 à CaS03 + H20 Andra alkaliska föreningar, såsom Mg(0H)2 och CaC03, kan också användas för att på i sigkända, motsvarande sätt neutralisera olika försurande ämnen i avgaserna såsom S02 och HCI. I fallet där HCI neutraliseras med Ca(0H)2 kommer exempelvis CaCl2 att bildas.

Avgasreningsanordningen kan naturligtvis innefatta även andra i sig konventionellaenheter, såsom torra och/eller fuktiga reningssteg, såsom en skrubber. Det som är väsent-ligt för föreliggande uppfinning är att de alkaliska substanserna aktiveras i aktiveringsan- ordningen 4, på ett sätt som närmare beskrivs nedan, innan de dispergeras i avgaserna.

Det är av kostnadsskäl föredraget att de alkaliska substanserna åtminstone till del, före-trädesvis helt och hållet, utgörs av alkalisk flygaska som avskilts från avgaserna. Det äremellertid både möjligt och i vissa tillämpningar önskvärt att även tillföra ytterligarealkaliska föreningar för att kunna fullborda neutraliseringsreaktionen. Sådana ytterligareexternt tillförda alkaliska föreningar kan exempelvis innefatta flygaska från andra proces- ser och olika former av kalk.

Figur 2 illustrerar, i tvärsnitt och från sidan, en aktiveringsanordning 100 för att aktiveraalkaliska föreningar. Anordningen 100 innefattar en långsträckt behållare 101, i vilkenalkaliska föreningar som skall aktiveras matas in genom ett inlopp 102 i ena änden avbehållaren 101 och ut genom ett utlopp 103 i motsatt ände av behållaren 101. I behålla- rens 101 inre finns ett långsträckt blandningsutrymme 104, genom vilket ett matningsor- gan 105 är anordnat att mata de alkaliska föreningarna i behållarens 101 huvudsakliga utredningsriktning 106.

Vatten, i form av ånga eller varmt, vätskeformigt vatten, tillförs via ett ledningssystem107, en ventil 108 och åtminstone en dysa 109. I det fall vattnet är i form av ånga är detföredraget att ångan håller en temperatur av åtminstone 110°C, om det är vätskeformigtåtminstone 30°C. Det är föredraget att ett flertal dysor 109 är anordnade att sprida dettillförda vattnet jämnt över de i behållaren 101 innehållna alkaliska föreningarna, ovan- ifrån och längs med åtminstone större delen av behållarens 101 längd.

Enligt uppfinningen innefattar de alkaliska föreningarna aska innehållande CaO, och utgörsföreträdesvis helt och hållet av aska, helst från den industriprocess som även givit upphov till avgaserna som sådana.

Således blandas askan med vatten i behållaren 101 utan att där komma i kontakt medavgaserna. Dessutom tillförs värme till behållarens 101innehåll, vilket i kombination medmekanisk omblandning samt exponeringen för det tillförda vattnet medför snabb omvand-ling av CaO till Ca(OH)2, men även att askpartiklarna spricker upp och blir mer porösa.Detta ökar utbytet i ett andra steg enligt uppfinningen, i vilket de alkaliska föreningarna,inklusive det i behållaren 101 bildade Ca(OH)2, exponeras för de aktiverade alkaliskaföreningarna så att de försurande komponenterna i dessa neutraliseras och därmed kan avskiljas från avgaserna.

Föreliggande förfarande är även effektivt för att omvandla andra oxider till hydroxider, såsom omvandling av MgO till I\/|g(OH)2.

Enligt en föredragen utföringsform sker värmetillförseln till behållaren enbart genomvärmen i det tillförda vattnet. Det är dock även möjligt att använda en separat värmnings-anordning 114. Oavsett vilket är det föredraget att behållaren 101 är isolerad på lämpligt sätt för att undvika värmeförluster.

Enligt en föredragen utföringsform regleras mängden tillsatt vatten kontinuerligt, medhjälp av en regleranordning 110, så att den resulterande blandningen av vatten ochalkaliska föreningar är så fuktig att ovan beskrivna omvandling till hydroxid kan ske förhuvuddelen av det i askan innehållna CaO, men samtidigt tillräckligt torr för att bådekunna transporteras genom behållaren 101 och därefter kunna injiceras in i avgasström-men och i denna reagera med de försurande föreningarna. Det är föredraget att den resulterande blandningen, vid utloppet 103, håller en fuktkvot av 2-5%.

Det har visat sig att goda resultat både beträffande transport av blandningen av vattenoch alkaliska föreningar genom behållaren 101, såväl som mekanisk omrörning av bland-ningen, kan uppnås när matningsorganet 105 är i form av en i sig konventionell matnings- skruv, som alltså både matar och rör om blandningen i behållaren 101.

Enligt en speciellt föredragen utföringsform tillsätts vidare tryckluft 111, via ett inlopp112, vid behållarens 101 botten. I detta fall tillsätts tillräckliga mängder tryckluft pertidsenhet för att blandningen av alkaliska föreningar och vatten skall bilda en fluidiseradbädd i behållaren 101. Detta medför ytterligare förbättrad omrörning i behållaren 101 ochdärmed högra utbyte. Enligt en föredragen utföringsform förefinns en i sig konventionellfluidduk 113 anordnad, så att en behållares 101 botten utgörs av en fluidiserande del med en yttre mantel och en inre fluidduk 113.

Enligt en föredragen utföringsform återförs de med hjälp av vatten och värme i behållaren101 aktiverade alkaliska föreningarna, efter det att den reagerat med avgaserna, åter engång till behållaren 101 för ytterligare behandling med vatten och värme, varefter deåteraktiverade alkaliska föreningarna ännu en gång bringas att reagera med avgaserna.

Detta kretslopp kan sedan upprepas för att maximalt utnyttja det alkali som finns i askan.

Det är vidare föredraget att den med vatten och värme i behållaren behandlade askananvänds för att komplettera en externt tillförd alkalisk förening för att rena avgaserna frånde försurande föreningarna. Eftersom aska oftast är relativt billig blir en sådan komplette- ring lönsam.

Såsom angivits ovan är den i figur 2 illustrerade anordningen 100 försedd med en sighuvudsakligen horisontellt sträckande behållare 101, genom och längs med vilken bland-ningen av alkaliska föreningar och vatten transporteras med hjälp av matningsorganet105, och till vilken vatten tillförs genom dysorna 109 som är anordnade ovanför bland- ningens yta i behållaren 101.

Figur 3 illustrerar en alternativ utföringsform, där på motsvarande sätt som i figur 2 enanordning 200 innefattar en behållare 201 med ett inlopp 202 och ett utlopp 203, mellanvilka blandningen av alkaliska föreningar och vatten transporteras med hjälp av ett mat-ningsorgan 205 i form av en matningsskruv. Behållaren 201 är inte horisontellt anordnad,utan blandningen transporteras väsentligen vertikalt, i riktningen 206, först med hjälp avmatningsorganet 205 fram till ett första schakt 204a, därefter ned till schaktets 204abotten och över till ett andra schakt 204b, beläget på andra sidan av en vertikal skiljevägg 204c, och vidare upp mot utloppet 203.

Behållarens 201 botten är företrädesvis sluttande i riktning mot utloppet 203, för attunderlätta transporten av blandningen. Dessutom är det föredraget att transporten avblandningen även underlättas genom att tryckluft 211 tillförs, via ett inlopp 212, vidbehållarens 201 botten så att en fluidiserad bädd, företrädesvis med en fluidduk 213,bildas såsom beskrivits ovan. Tryckluften kommer således att föra med sig blandningen upp genom schaktet 204b och mot utloppet 203.

Det är i detta fall föredraget att vattentillförseln, som liknar den ovan beskrivna, sker viaen regleranordning 110, ett ledningssystem 207, en ventil 208 samt dysor 209, därdysorna 209 är anordnade i det andra schaktets 204b tak så att vattnet sprids i blandning-en uppifrån i det andra schaktet 204b strax före utloppet 203. Värmen tillförs via vattnet och/eller med hjälp av en separat värmningsanordning 214.

Således sker transporten av blandningen i detta utföringsexempel först, i det förstaschaktet 204a, med hjälp av energi tillförd via matningsorganet 205 och gravitationen, därefter, i det andra schaktet 204b, främst med hjälp av energi tillförd via tryckluften 211.

Figur 4 illustrerar ytterligare en alternativ utföringsform, i vilken en anordning 300 innefat-tar en behållare 301 som, i likhet med behållaren 201 med hjälp av en vertikal skiljevägg304c är uppdelad i ett första schakt 304a och ett andra schakt 304b, varigenom bland-ningen transporteras, från ett inlopp 302 till ett utlopp 303 och i riktningen 306, med hjälpav ett vertikalt i det andra schaktet 304b anordnat matningsorgan 305 i kombination medtryckluft 311 som tillförs via ett inlopp 312 under en fluidduk 313 vid behållarens 301 botten.

I detta fall sker transporten i behållaren 301 således huvudsakligen med hjälp av mat- ningsorganet 305, kompletterat av tryckluften 311.

Vatten tillförs, med hjälp av en regleranordning 310, en ventil 308 och ett ledningssystem307, via dysor 309 anordnade i närheten av behållarens 301 botten och riktade uppåt i detandra schaktet 304b. Därmed kommer tryckluften 311 att förbättra omblandningen av dealkaliska ämnena och det tillförda vattnet i det andra schaktet 304b. Värmen tillförs via vattnet och/eller med hjälp av en separat värmningsanordning 314.

Med hjälp av ett förfarande och en anordning enligt föreliggande uppfinning kan såledesbefintliga restprodukter från den process från vilken avgaser innehållande försurandeämnen härstammar mer effektivt användas för att separera ut de försurande ämnena.Detta medför en billigare reningsprocess för att uppnå samma miljömål som en motsva- rande konventionell process.

Ovan har föredragna utföringsformer beskrivits. Emellertid är det uppenbart för fackman-nen att många förändringar kan göras av de beskrivna utföringsformerna utan att frångå uppfinningens tanke.

Exempelvis behöver det respektive andra schaktet 204b, 304b i anordningarna 200 och300 inte vara vertikalt, utan kan slutta uppåt mot utloppet 203, 303. Detta underlättarytterligare transporten av blandningen, och kan med fördel användas i vissa tillämpningar i vilka tillräcklig omblandning kan åstadkommas även utan den vertikala transporten som illustreras i figurerna 3 och 4. I detta fall kan matningsorganet 205, 305 utgöra en skruv-pump av arkimedestyp, vilken effektivt transporterar blandningen upp mot utloppet 203, 303 under ständig omrörning.

Vidare behöver hetvattnet eller ångan inte tillsättas via dysor 109, 209, 309. Istället kan vatten exempelvis tillsättas till askan redan innan dess inträde i behållaren 101, 201, 301.

Sålunda skall uppfinningen inte vara begränsad till de beskrivna utföringsformerna, utan kan varieras inom ramen för de bifogade kraven.

Claims (14)

1. Förfarande för att rena avgaser från försurande föreningar, vilka avgaser bringas attexponeras för en alkalisk förening såsom Ca(OH)2 vilken bringas att reagera med ochdärmed neutralisera de försurande föreningarna, där aska innehållande CaO i ett förstasteg bringas att i en behållare (201;301) blandas med vatten, men inte med avgaserna,och värmas så att CaO bringas att omvandlas till Ca(OH)2, och av att det sålunda bildadeCa(OH)2 i ett andra steg bringas att reagera med och därmed neutralisera de försurandeföreningarna i avgaserna, k ä n n e t e c k n a t a v att behållaren innefattar enhuvudsakligen vertikalt anordnad första del (204a;304a) genom och längs med vilkenblandningen av aska och vatten bringas att transporteras nedåt samt en huvudsakligenvertikalt anordnad andra del (204b;304b) genom och längs med vilken blandningen avaska och vatten bringas att transporteras uppåt, av att tryckluft (211;311) bringas atttillsättas vid en botten vid vilken den första vertikala delen möter den andra vertikaladelen, så att blandningen av aska och vatten bringas att bilda en fluidiserad bädd, och avatt blandningen transporteras väsentligen vertikalt uppåt genom den andra vertikaladelen med hjälp av tryckluften, från den fluidiserade bädden och upp till ett utlopp(203,303) beläget ovanför den fluidiserade bädden.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att de försurandeföreningarna innefattar åtminstone något av S02 och HCI, varvid neutraliseringen innebär att åtminstone något av CaSOg, CaSO4 eller CaClz bildas.

3. Förfarande enligt krav 1eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att askan härrörfrån samma industriprocess som de avgaser som skall renas, varvid askan i ett inledande steg bringas att avskiljas från avgasströmmen.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v atten regleranordning (210;310) bringas att reglera tillförseln av vatten till askan så att denresulterande blandningen är tillräckligt torr för att kunna injiceras in i avgasströmmen och där reagera med de försurande föreningarna.

5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t a v att den resulterande blandningen har en fuktkvot av mellan 2% och 5%.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v attvatten tillförs i form av het ånga alternativt hett, flytande vatten.

7. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att askan bringas att blandas med vattnet med hjälp av en matningsskruv (205;305) som även matar blandningen genom behållaren (201;301).

8. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t a v att vattnet bringas atttillföras genom uppåtriktade dysor (309) anordnade i den undre delen av den andra vertikala delen (304b).

9. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v attden med vatten och värme i behållaren (201;301) behandlade askan efter att den reageratmed avgaserna bringas att återcirkuleras till behållaren (201;301) för ytterligare behand- ling med vatten och värme och sedan åter bringas att reagera med avgaserna.

10. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v attden med vatten och värme i behållaren (201;301) behandlade askan bringas att användasför att komplettera en externt tillförd alkalisk förening som används för att rena avgaserna från de försurande föreningarna.

11. Anordning för att rena avgaser från försurande föreningar, anordnad att exponeraavgaserna för en alkalisk förening såsom Ca(OH)2 vilken då reagerar med och därmedavskiljer de försurande föreningarna, där anordningen innefattar en behållare (201;301),ett omrörningsorgan (205;305) och ett värmningsorgan (214;314), varvid anordningen äranordnad att i ett första steg med hjälp av omrörningsorganet (205;305) och värmnings-organet (214;314) blanda flygaska innehållande CaO med vatten men inte med avgaserna ibehållaren (201;301), så att CaO omvandlas till Ca(OH)2, och där anordningen är anordnad att i ett andra steg exponera avgaserna för det sålunda bildade Ca(OH)2 och därmed 11 avskilja de försurande föreningarna i avgaserna, k ä n n e t e c k n a d a v attbehållaren innefattar en huvudsakligen vertikalt anordnad första del (204a;304a) anord-nad att transportera blandningen av aska och vatten nedåt genom och längs med denvertikalt anordnade första delen samt en huvudsakligen vertikalt anordnad andra del(204b;304b) anordnad att transportera blandningen av aska och vatten uppåt genom ochlängs med den vertikalt anordnade andra delen, av att anordningen vidare innefattar etttryckluftorgan (211;311), anordnat att tillföra tryckluft vid en botten vid vilken den förstavertikala delen möter den andra vertikala delen, så att blandningen av aska och vatten därkan bilda en fluidiserad bädd, och av att anordningen är anordnad att transportera bland-ningen väsentligen vertikalt uppåt genom den andra vertikala delen med hjälp av tryckluf-ten, från den fluidiserade bädden och upp till ett utlopp (203,303) beläget ovanför denfluidiserade bädden.

12. Anordning enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a d a v att en regleranordning(210;310) är anordnad att reglera tillförseln av vatten till askan så att den resulterandeblandningen är tillräckligt torr för att kunna injiceras in i avgasströmmen och där reagera med de försurande föreningarna.

13. Anordning enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d a v att den resulterande blandningen har en fuktkvot av mellan 2% och 5%.

14. Anordning enligt något av kraven 11-13, k ä n n e t e c k n a d a v attanordningen är anordnad att återcirkulera den med vatten och värme i behållaren(201;301) behandlade askan, efter att den reagerat med avgaserna, till behållaren(101;201;301) för ytterligare behandling med vatten och värme och sedan åter bringas att reagera med avgaserna.