Способ очистки дымовых газов от токсичных компонентов

 

Использование: сжигание сернистого топлива Сущность изобретениям пылевидный реагент из группы: доломит, известняк, магнезит, термообрабатывают в газификаторе вспомогательного топлива при температуре 850-1250°С. Смесь продуктов газификации топлива и термообработки реагента вводят в высокотемпературную зону котла. Температура зоны не выше 1300°С. Остаточная концентрация оксидов азота и серы составляет 0,072-0,135 и 0,58-0,98 г/м3 соответственно, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (I 9) (!! ) (я)5 В 01 0 53/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4758614/26 (22) 14,11.89 (46) 07.10.92. Бюл, М 37 (75) К.Е,Зегер и В.Г.Котлер 0 ч ъ (56) 1. Заявка ФРГ

М 3335947, кл. В 01 D 53/34, 1983, 2. Вилесов Н.Г. идр. Очистка выбросных газов. Киев, 1971, с,144-151, (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ

0Т ТОКСИЧНЫХ КОМПОНЕНТОВ

Изобретение относится к очистке дымовых газов котлов и печей от оксидов серы и может быть применено к энергетике, металлургической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также в других случаях, когда сжигается сернистое топливо, и необходима очистка дымовых газов от оксидов серы.

Следует отметить, что очистка дымовых газов от оксидов серы является одним из самых важных и самых трудных аспектов экологического обеспечения сжигания сернистого топлива. Известен способ очистки дымовых газов от оксидов серы посредством распыления в них значительных количеств суспензии известняка (1).

Недостаток указанного способа в том, что он сопровождается образованием жидких побочных продуктов, а также в том, что требует дополнительного подогрева очищенного газа, Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ очистки дымовых газов от оксидов серы путем ввода в топочную камеру пылевидных реагентов, преимущественно доломита, известняка, магнезита (2). (57) Использование: сжигание сернистого топлива Сущность изобретения." пылевидный реагент из группы: доломит, известняк, магнезит, термообрабатывают в газификаторе вспомогательного топлива при температуре 850 — 1250 С. Смесь продуктов газификации топлива и термообработки реагента вводят в высокотемпературную зону котла, Температура зоны не выше 1300 С.

Остаточная концентрация оксидов азота и серы составляет 0,072-0,135 и 0,58-0,98 г/м соответственно, 1 ил.

Недостаток этого способа в том, что он лишь в незначительной степени уменьшает концентрацию оксидов азота в дымовых газах и трудно реализуем, особенно, при переменных режимах работы котла.

Цель изобретения состоит в повышении степени очистки дымовых газов от оксидов азота. Указанная цель достигается тем, что в способе очистки дымовых газов от токсич- ных компонентов путем подачи пыле видных реагентов из группы; доломит, известняк, магнезит в высокотемпературную зону кот ла при температуре не выше 1300 С, реагент предварительно термообрабатывают в гаэификаторе вспомогательного топлива при температуре 850-1250 С, образовавшуюся смесь продуктов газификации топлива и термообработки реагента вводят в указанную зону котла.

Вариант технологической cxBMkl, реализующей способ, согласно изобретения, представлен на чертеже (1 — топочная камера; 2 —; 3— питатель пылевидного реагента; 4 — газификатор вспомогательного топлива; 5 -- бункер вспомогательного топлива; 6-питатель вспо1766474 могательного топлива; 7 — охладитель продуктов газификации и термообработки; 8— фурма для ввода продуктов газификации и термообработки в котел; 9 — горелка; 10— электрофильтр; 11 — дымосос; 12 — дутьевая воздуходувка).

Технологические потоки:

1 — реагент пылевидный — в газифика,ЯЙВ » ..

:II;-"вспомогательное топливо — в газиI I I — дутьевой воздух — в газификатор;

К вЂ” водяной пар — в газификатор;

V — воздух к горелке;

Vl — топливо к горелке;

Vll — дымовые газы в дымовую трубу, Очистку дымовых газов по предлагаемому способу производят следующим образом.

Пылевидный реагент 1 — известняк, доломит или магнезит, находящийся в бункере

2, предварительно, до ввода в высокотемпературную зону котла, термообрабатывают, направляя его с помощью питателя 3 в газификатор 4, куда также подается воздух III c водяным паром IV, а также вспомогательное тойливо II из бункера 5, В газификаторе 4 образуются продукты газификации, содержащие оксид углерода, водород и углерод, в контакте с которыми термообрабатывается реагент, Температура термообработки устанавливается в пределах 850-1250 С в зависимости от состава реагента. B газификаторе 4 происходят указанные выше реакции, в результате чего образуется смесь продуктов газификации вспомогательного топлива и термообработки реагента. Образовавшуюся смесь продуктов вводят в указанную выше высокотемпературную зону котла через форму 8, предварительно охладив ее в охладителе 7, чем стабилизируется .ее состав и облегчается аппаратурное оформление транспортных коммуникаций, Смесь продуктов газификации вспомогательного топлива и термообработки абсорбента взаимодействует с дымовыми газами в высокотемпературной зоне котла, причем протекают следующие химические реакции:

Твердая фаза смеси;

СаО+$02 - Са$0э и далее

Са$0э+1/202 - Ca$04, Газовая фаза смеси:

2 CO+NO 2СОг+Й2

4СО+$02 - 4СОг+$2

2Hg+2NO —:«2Н20+йг.

Побочные реакции:

СО+1/202 --«СО

Нг+1/20 Н20

2H2+S2 --«H2S, Управление процессом позволяет ограничить скорость побочных реакций путем: ограничения содержания кислорода в дымовых газах перед очисткой; оптимизация соотношения кислород в дутьевом воздухе III, направляемом в газификатор.

Учитывая, что химическая активность

10 оксидов кальция и магния резко снижается при их нагреве выше 1300 С, предпочтительная зона ввода в котел смеси продуктов газификации топлива и термообработки реа гента составляет 900 — 1200 С. Н иже и ри15 водятся примеры применения и редлагаемого способа.

Пример 1 (по прототипу). Котел ТГМ84 сжигает сернистый мазут при содержании серы $ =2,5, В дымовых газах котла

20 содержится 3,3 гlм оксидов серы, 0,42 г/м з оксидов азота 0,2 г/м оксида углерода, В дымовые газы при 1200 С вводится пылевидный известняк СаСОэ из расчета

Са з

25 $Р— =2,5, т,е. 156,25 кг/т мазута или 10,2 г/м дымовых газов, При этом содержание оксидов серы в дымовых газах снижается до 1,0 г/м (на 70 отн, o), содержание оксидов азота снизилось уо 0,38 г/м, а оксида углерода э — до 0,18 г/м . На восполнение потерь тепла, обусловленных термическим разложением карбоната кальция, дополнительно тратится 4,2 / топлива, причем усиливается эоловой занос поверхностей нагрева, Пример 2. Котел ТГМ-84 работает по примеру 1.

В дымовые газы при 1300 С вводится пылевидный известняк СаСОэ из эоасчета

Са/S =1,6, т.е. из расчета 6,53 г/м дымоР

40 вых газов. Известняк предварительно термообра баты вают в газификаторе вспомогательного топлива при температуре

1250 С. При этом известняк на 80 термически диссоциирует на оксид кальция и уг45 лекислоту, причем около 20 превращается в оксид углерода. Образовавшуюся смесь продуктов газификации топлива и термообработки реагента, содержащая 0,72 г/м оксида углерода и 0,02 г/м водорода вводят, как указано выше. После этого содержание оксидов серы в дымовых газах снизилось до

0,98 г/м, т,е. на 70,3, содержание оксидов азота снизилось до 0,135 г/м, т,е. на

67,86 . Содержание оксида углерода в дымовых газа1< составило 0,22 г/м, т,е. практически столько же, сколько в исходных дымовых газах по примеру 1. Дополнительный расход топлива на газификацию и термообработку реагента составил 3,2 .

1766474

Пример 3, Котел ТГМ-84 работает по примеру 1.

В дымовые газы при 1000 С вводится пылевидный доломит МдСОз-СаСОз из расчета

Са+Мд з 5 Р

1,5, т,е. 7,125 г/м дымовых газов, Доломит предварительно термообрабатывают в газификаторе вспомогательного топлива при температуре

1050 . При этом доломит на 80 термически диссоциирует с образованием окислов кальция, магния и углерода. Выход окиси углерода составляет 18 от стехиометрического по содержанию в доломите карбонатиона, причем содержание окиси углерода в газах составило 1,10 г/м, водорода — 0,023 г/м, Образовавшуюся смесь продуктов газификации топлива и продуктов термического разложения доломита вводят в высокотемпературную зону котла, как ука- 20 зано выше, После этого содержание оксидов серы в дымовых газах снизилось до 0,58 гlм, т.е. на 82,4, содержание оксидов азота снизилось до 0,072 г/м, т,е на 82,8, содержание окиси углерода составило 0,25 гlм, т.е. по сравнению с содержанием в з исходных дымовых газах выросло незначительно. Дополнительный расход топлива на газификацию и термообработку реагента составил 3,6o

Пример 4, Котел ТГМ-84 работает по примеру 1.

В дымовые газы при 900 С вводится пылевидный магнезит из расчета — 1,3, Мд

5Р т.е, 7,5 r МдСОз/м дымовых газов. Магнез зит предварительно термообрабатывают в газификаторе вспомогательного топлива при температуре 850 С. При этом магнезит на 75 термически диссоциирует на оксид 40 магния и углекислоту, причем около 15 ее превращается в оксид углерода. Орразовавшуюся смесь продуктов газификации топлива и термообработки реагента, содержащую 0,690 г/м оксида углерода и 0,018 4 з г/м водорода вводят, как указано выше, После этого содержание оксидов серы в дымовых газах снизилось до 0,92 г/м, т,е. на

72, содержание оксидов азота в дымовых газах снизилось до 0,126 г/м, т,е, на 70 .

Содержание оксида углерода в дымовых газах составило 0,18 г/м, т.е, не превысило исходного, Дополнительный расход топлива на газификацию и термообработку реагента составил З .

Предлагаемый способ, по сравнению с прототипом, дополнительно позволяет: очистить дымовые газы на 67,86 — 82,4 от оксидов азота одновременно и совместно с их очисткой от оксидов серы, не ухудшая последнюю; сократить дополнительные затраты топлива, обусловленные очисткой дымовых газов от оксидов серы непосредственно в газовом тракте котла, с 4,2 до 3,0 — 3,6, т.е, более, чем на 14 . Вместе с тем, при очистке дымовых газов предлагаемым способом в них обнаруживается окись углерода, впрочем ее приблизительно столько же в дымовых газах до очистки. Она менее токсична (почти в 50 раз), чем оксиды азота, которые восстанавливаются с ее помощью, так что на эффективность предлагаемого способа указанное обстоятельство влияет незначительно. Положительный эффект от внедрения способа, согласно изобретению, состоит, по сравнению с прототипом: в очистке дымовых газов от оксидов азота совместно и одновременно с их очисткой от оксидов серы; в уменьшении затрат топлива, обусловленных очисткой дымовых газов.

Указанные факторы улучшают экологическую обстановку и создают экологический эффект, выражающийся в снижении токсичности дымовых газов, Формула изобретения

Способ очистки дымовых газов от токсичных компонентов контактированием с продуктами термического разложения пылевидного реагента из группы доломит, известняк, магнезит s высокотемпературнои зоне котла, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки дымовых газов от окислов азота, реагент предварительно термообрабатывают в газификаторе вспомогательного топлива при 850 — 1250 С, образовавшуюся смесь продуктов газификации топлива и термообработки реагента вводят в зону котла с температурой не выше 1300 С.

1766474

35

50

Редактор С.Кулакова

Корректор Т,Палий

Заказ 3498 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат" Патент",г.ужгород,ул. Гагарина,101

Г /

Составитель К.Зегер

Техред М,Моргентал