Способ мокрой очистки дымовых газов в золоуловителях

 

Изобретение направлено на повышение эффективности очистки газов от двуокиси серы путем более полного выщелачивания золы. Для этого повышают бикарбонатную щелочность жидкой фазы гидрозоловой пульпы (П) путем организации регулируемого массообмена П с очищаемыми дымовыми газами, содержащими СОо. Для этого вытекающую из скруббера П в течение достаточно длительного времени контактируют с частью дымовых газов в специальном секционированном массообменнике (барботере). Время контакта регулируют по показаниям рН-метра, установленного на линии оборотной воды, за счет изменения числа работающих секций барботера. Количество газов, отбираемых из общего газохода, изменяется в пределах 2-6% от суммарного расхода, подаваемого на очистку. Расход газов, подаваемых на контактирование с пульпой, регулируют по показаниям рН-метра, установленного в барботере. Такая совокупность операций позволяет повысить бикарбонатную щелочность и поглотить повышенные количества SO2, поддерживая рН в пределах безопасных по условиям образования отложений , 1 3. п. ф-лы. (Л iNd О 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1 290037 5п 4 F 23 J 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

С:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3908955/29-33 (22) 11.06.85 (46) 15.02.87. Бюл. № 6 (71) Казахский научно-исследовательский институт энергетики (72) В. И. Фисак и М. С. Харьковский (53) 628.54 (088.8) (56) Защита систем гидрозолоудаления

ТЭС от минеральных отложений. Обзор Информэнерго, М., 1976, с. 29 — 30.

Авторское свидетельство СССР № 1024659, кл.. г 23 | 3/00, 1983. (54) СПОСОБ МОКРОЙ ОЧИСТКИ ДЪ|МОВЪ|Х ГАЗОВ В ЗОЛОУЛОВИТЕЛЯХ (57) Изобретение направлено на повышение эффективности очистки газов от двуокиси серы путем более полного выщелачивания золы. Для этого повышают бикарбонатную щелочность жидкой фазы гидрозоловой пульпы (П) путем организации регулируемого массообмена П с очищаемыми дымовыми газами, содержащими СО., Для этого вытекающую из скруббера П в течение достаточно длительного времени контактируют с частью дымовых газов в специальном секционированном массообменнике (барботере).

Время контакта регулируют по показаниям рН-метра, установленного на линии оборотной воды, за счет изменения числа работающих секций барботера. Количество газов, отбираемых из общего газохода, изменяется в пределах 2 — 6";0 от суммарного расхода, подаваемого на очистку. Расход газов, подаваемых на контактирование с пульпой, регулируют по показаниям рН-метра, установленного в барботере. Такая совокупность операций позволяет повысить бикарбонатную щелочность и поглотить повышенные количества SO2, поддерживая рН в пределах безопасных по условиям образования отложений, 1 з. п. ф-лы.!

290037

1

Изобретение относится к теплоэнергетическим установкам, в которых используется мокрая очистка дымовых газов от золы, в частности к способам повышения надежности и эффективности скрубберов, орошаемых оборотной осветленной водой путем предотвращения образования твердых отложений карбоната кальция (СаСОз).

Цель изобретения — повышение эффективности очистки газов от двуокиси серы путем более полного выщелачивания золы.

Сущность способа заключается в следующем.

Отведенная из скрубберов использованная вода (гидрозоловая пульпа) контактирует с частью дымовых газов. Регулируется их подача с обеспечением рН пульпы во время контакта в диапазоне значений 5,0 — 7,0 и периодически регулируется это время по показаниям рН-метра, установленного на линии оборотной воды.

Благодаря растворению в пульпе углекислоты, содержащейся в дымовых газах, и значительной только при рН) 5 степени диссоциации Н СОз, происходит подкисление жидкой фазы пульпы с ростом ее бикарбонатной щелочности. Указанное подкисление существенно интенсифицирует выщелачивание золы, препятствуя росту рН.

Однако если поступление СО в раствор недостаточно, то реакция пульпы оказывается щелочной (рН )7,0) и интенсивность выгцелачивания падает. Недостаточное поступление СО в раствор пульпы замедляет и рост ее бикарбонатной щелочности, которая затем используется в оборотной орошающей воде для поглощения ЯО . Поэтому следует регулировать расход газов, увеличивая его при рН ) 7,0 и уменьшая при рН < 5,0.

При указанных условиях протекают следующие химические реакции:

СО + Н О вЂ” - НгСОз — Н+ + НСОз

СаО + H;O — Са(ОН) — з- Са + +

+ 2(ОН) Взаимная нейтрализация ионов водорода (Н+) и гидроксильных (ОН ) обеспечивает стабильные значения р Н раствора в диапазоне 5,0 — 7,0 при контакте пульпы с газами в установившемся режиме подачи последних. Однако при изменении режима работы котла или качества топлива необходимо регулировать расход газов для обеспечения названных значений рН пульпы.

С целью скорейшего достижения стационарного режима процесса массообмена пульпы с дымовыми газами первоначально (до начала регулирования) осуществляют подачу газов в количестве 2 — бо от общего расхода уходящих газов, выбирая это количество по полученой авторами эмпирической формуле:

g = 0,0134 А р (СаО)оо

10 !

2 где А.p — приведенная зольность топлива, о

МДж/кг (СаО) и — общее содержание СаО в золе,%.

С целью сокращения времени контакта пульпы с газами интенсифицируют их перемешивание, например, барботируя газы через слой пульпы, а время контакта пульпы с газами первоначально выбирают равными

15 мин. Это значение является средним для золы топлив по опытным данным.

Для предотвращения отложений СаСО> достаточно нейтрализовать свободную окись кальция (СаО)-, содержащуюся в зоне, так как связанная СаО плохо растворима и не представляет опасности с точки зрения образования отложений. Содержание (СаО) пропорционально квадрату общего содержания (СаО) 0 в золе. Кроме того, суммарное количество окиси кальция в золе пропорционально приведенной зольности топлива А . Следовательно, количество дымовых газов, необходимых для нейтрализации (СаО), пропорционально произведения (СаО) и А.р..

К Апр (СаО) р, (2) где К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Для определения значения коэффициента К был поставлен эксперимент с золой кузнецкого угля (А» = 0,72О/(МДж/кг), общее содержание СаО 5,8Я).

В барботажный абсорбер заливали 3 л воды и засыпали золу из расчета 75 г/л, что соответствует реальным условиям работы скруббера. Пульпу продували через барботер дымовыми газами с давлением

ЬО 27 Па, характерном для продуктов сгорания кузнецкого угля. На продувку подавали различные расходы дымовых газов:

0,045; 0,09 и 0.,35 м /ч на 1 л суспензии.

Измерялось изменение во времени шелочности жидкой фазы гидрозоловой пульпы.

Измерения показали, что высокие значения гцелочности (в 4 — 5 раз больше по сравнению с щелочностью в режимах без продувки пульпы дымовыми газами) достигаются примерно через 15 мин, причем эффективность выщелачивания слабо зависит от количества пропускаемых дымовых газов в указанном диапазоне их удельных расходов. На этом основании удельный расход дымовых газов принят ориентировочно

0,065 мз/ч на один литр продуваемой суспензии. Доля расхода дымовых газов на продувку (g, Я) от общего расхода дымовых газов через скруббер определяется по балансовому уравнению:

g = 1,67.g р т;.q, (3) где gilt — e. HbtH cxo iipo KTo cIop3ния на продувку, — --; мз/ч !

1290037

3 т. — время пребывания суспензии под продувкой, мин;

q — удельный расход воды на орошения скруббера-золоуловителя, л/м .

Обычно q = 0,15 — 0,2 л/м . При дп =

=005 /; т =15 мин и q=02 л/м л

g = 1 67. 0 065.15.0 2 = 0 325о

Коэффициент К в уравнении (1) равен

0,325

А р (СаО)о 0,72.(5,8)

Окончательно g = 0,0134 А р (СаО)o .

Пример. На тепловой электростанции (ТЭС) перешли на сжигание кузнецкого угля с зольностью 18Я и общим содержанием СаО в золе порядка 20Я. На ТЭС установлены скрубберы-золоуловители, орошаемые оборотной водой с золоотвала. Ее рН достигает 12,0, вследствие чего орошающие устройства скрубберов интенсивно зарастают отложениями СаСО . В результате резко падает эффективность скрубберов, а их слабоорошаемые стенки также интенсивно зарастают отложениями золы, что приводит к росту гидравлического сопротивления скрубберов и падению тяги котла.

В зависимости от вида сжигаемого топлива рН гидрозоловой пульпы на выходе из скруббера составляет 2,5 — 4,5. Ввиду высокого содержания СаО в золе низкой сернистости кузнецкого угля рН пульпы на выходе достигает максимума названных значений, т. е. 4,5. Но даже при таких относительно высоких рН пульпы она содержит практически только физически растворенную углекислоту (СО) 2, десорбирующую на выходе из скруббера. Поэтому при выщелачивании золы, содержащейся в пульпе при ее транспорте на золоотвал и при осветлении пульпы на самом золоотвале происходит интенсивный рост рН жидкой фазы до значений — 12,0. Вследствие слабого поступления СО в жидкую фазу (только за счет атмосферной углекислоты) бикарбонатная щелочность осветленной на золоотвале воды оказывается низкой (порядка 2 — 3 мг-экв/л)

Поэтому улавливание S0> в скрубберах происходит в основном за счет высокой гидратной щелочности (высоких рН), которая недопустима из-за роста отложений СаСОз.

Применение известного способа предунреждения отложений СаСО дает ограниченный эффект — удается понизить рН оборотной воды до значений порядка 11,0.

Следовательно, рост отложений полность»д не прекращается. При снижении рН оборотной воды до — 11,0 резко падает ее общая щелочность, что снижает поглощение ЯОр в скруббере.

Предл а гаем ый способ реализуют следующим образом.

1О

4

Отведенную из скруббера пульпу направляют в бак-выщелачиватель, представляющий собой секционированный барботер.

Через этот барботер согласно формуле (1) пропускают 2 — бо от общего расхода дымовых газов, отбирая их из газохода после дымососов и сбрасывая в газоход перед дымососами. На указанной линии рециркуляции дымовых газов устанавливают шибер, с помощью которого регулируют расход дымовых газов в барботер.

Регулируют подачу газов в барботер, увеличивая ее при росте рН пульпы в нем выше 7,0 и уменьшая при падении рН пульпы ниже 5,0. Обеспечивают первоначальное время контакта пульпы с газами в барботере, равное примерно 15 мин, путем включения в работу необходимого количества секций барботера, через которые проходит пульпа.

Затем периодически, при необходимости после каждого периода оборотного цикла, регулируют время контакта пульпы с газами, изменяя количество работающих секций.

При повышении рН оборотной воды до значений более 10,7 увеличивают время контакта, включая в работу секцию, при понижении рН этой воды до значений менее

8,0 уменьшают названное время, отключая секцию.

При выходе значений рН пульпы в барботере за пределы рекомендуемого диапазона 5,0 — 7,0 произойдет следующее.

Если рН(5, то диссоциация угольной кислоты становится настолько незначительной, что практически прекращается переход гидратной щелочности раствора, образующейся при выщелачивании золы, в бикар бонатную щелочность. Нейтрализация этой гидратной щелочности происходит только за счет окислов серы, содержащихся в дымовых газах. Поскольку концентрации окислов серы в дымовых газах значительно меньше, чем СО, то режим рН (5 свидетельствует о подаче в барботер нерационально больших количеств газа.

При щелочной реакции пульпы (рН ) 7) резко падает интенсивность вьццелачивания золы в барботере, в результате чего основное выщелачивание происходит после барботера, с ростом рН оборотной воды до недопустимо высоких значений.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого способа состоит в том, что его можно применить на электростанциях, сжигающих топливо с высоким содержанием

СаО в золе (15 — 20Я и более). Поскольку известные способы не обеспечивают предупреждения отложений СаСО» в орошающих устройствах скрубберов при таком содержании СаО в золе, то в этих случаях необходимо было бы устанавливать электрофильтры, что связано с болыиими капитальными затратами. Применение предлагаемого способа избавляет от этого недостатка как вновь строящиеся, так и действующие

1290037

Формула изобретения

Составитель Т. Лепахина

Редактор Л. Пчелинская Техред И. Верес Корректор T. Колб

Заказ 7885/33 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугпская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4

ТЭС. В последнем случае, используя предлагаемый способ, станция, на которой установлены мокрые золоуловители, может оперативно перейти на сжигание топлива с высоким содержанием СаО, не заменяя скруббера на электрофильтры. Кроме того, существенно повышается степень очистки газов от двуокиси серы в скрубберах без увеличения расходов воды.

1. Способ мокрой очистки дымовых газов в золоуловителях, орошаемых щелочной оборотной водой, включающий ограничение рН этой воды диапазоном значений 8,0—

10,7 путем регулируемого поглощения водой, циркулирующей в оборотном цикле кислых компонентов дымовых газов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки газов от двуокиси серы путем более

5 полного выщелачивания золы, отведенную из скрубберов воду — гидрозольную пульпу, барботируют частью дымовых газов, обеспечивая рН пульпы при барботаже в пределах

5,0 — 7,0, а время пребывания пульпы под барботажем регулируют по показаниям рН10 метра, установленного на линии оборотной воды.

2. Способ по п. I, отличающийся тем, что расход газа (g) в начале барботирования равен g = 0,0134 А.р (СаО) 0, %, где А — приведенная зольность топлива, 15

% (МДж/кг);

СаОо — общее содержание СаО в золе, %.