(73) (43) Zgłoszenie ogłoszono: (45) (74) (72) (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl7: B01D 53/81 (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 05/96 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (54)Sposób i urządzenie do oczyszczania spalin kotłowych, zwłaszcza do suchego odsiarczania spalin WUP 10/00 (73) (74) Uprawniony z patentu: Elektrownia "Halemba" Spółka Akcyjna Ruda Śląska, PL Twórcy wynalazku: Józef Wąsik, Ruda ŚL, PL Oswald Golasz, Ruda Śl., PL Henryk Krupa, Ruda Śl., PL Krzysztof Wolny, Katowice, PL Ernest Kontny, Mikołów, PL Wacław Januszkiewicz, Ruda Śl., PL Norbert Woryna, Ruda Śl., PL Bernard Piwoń, Gliwice, PL Stanisław Janusz, Gliwice, PL Halina Adamczyk, Gliwice, PL Eugeniusz Głowacki, Mikołów, PL Eugeniusz Krajewski, Gliwice, PL Pełnomocnik: Zieliński Stefan PL B1 (57) 1. Sposób oczyszczania spalin kotłowych, zwłaszcza suchego odsiarczania spalin z zastosowaniem jako sorbenta związków wapnia dogodnie węglanu wapnia do strefy spalania kotła, znamienny tym, że stosuje się mieszankę pyłopowietrzną po zmieleniu sorbentu wapniowego przy nadciśnieniu gwarantującym dobre rozpylenie w obecności gorącego powietrza o temperaturze co najmniej 270 C wprowadzonego w ilości 6-10% stałej ilości powietrza wymaganego do procesu spalania węgla, przy czym w mieszance pyłopowietrznej o stosunku molowym Ca/S w znanym zakresie 2,5-3 zapewnia się znaną wielkość uziarnienia czyli co najmniej 80% zawartości fr akcji poniżej 0,060 mm. 3. Urządzenie do oczyszczania spalin kotłowych zwłaszcza do suchego odsiarczania spalin z kotłów opromie niowanych pyłowych na węgiel kamienny obejmujące wymienione kotły z typowym wyposażeniem i znany zespół młynowy dla węgla, znamienne tym, że jeden z zespołów młynowych składający się z zasobnika przykotłowego (1), podajnika ślimakowego (2), młyna (3) i wentylatora młynowego (4) wykorzystany do wytwarzania sorbentu jest podłączony do komory paleniskowej dwóch kotłów (5 i 5') wyposażonych dodatkowo w podgrzewacze powietrza, przy czym kotły (5 i 5') są połączone za pomocą dodatkowego rozgałęzionego przewodu (10) wyposażonego w elementy odcinające (11) co pozwala na zamienną pracę zespołu mielącego sorbent z aktualnie pracującym kotłem. (72)

2 Sposób i urządzenie do oczyszczania spalin kotłowych, zwłaszcza do suchego odsiarczania spalin Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób oczyszczania spalin kotłowych, zwłaszcza suchego odsiarczania spalin z zastosowaniem jako sorbenta związków wapnia dogodnie węglanu wapnia do strefy spalania kotła, znamienny tym, że stosuje się mieszankę pyłopowietrzną po zmieleniu sorbentu wapniowego przy nadciśnieniu gwarantującym dobre rozpylenie w obecności gorącego powietrza o temperaturze co najmniej 270 C wprowadzonego w ilości 6-10% stałej ilości powietrza wymaganego do procesu spalania węgla, przy czym w mieszance pyłopowietrznej o stosunku molowym Ca/S w znanym zakresie 2,5-3 zapewnia się znaną wielkość uziarnienia czyli co najmniej 80% zawartości frakcji poniżej 0,060 mm. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sorbent wapniowy poddawany mieleniu w gorącym powietrzu ma granulację od mm, a uzyskaną podgrzaną mieszankę pyłopowietrza wprowadza się do strefy temperaturowej kotła od C. 3. Urządzenie do oczyszczania spalin kotłowych zwłaszcza do suchego odsiarczania spalin z kotłów opromieniowanych pyłowych na węgiel kamienny obejmujące wymienione kotły z typowym wyposażeniem i znany zespół młynowy dla węgla, znamienne tym, że jeden z zespołów młynowych składający się z zasobnika przykotłowego (1), podajnika ślimakowego (2), młyna (3) i wentylatora młynowego (4) wykorzystany do wytwarzania sorbentu jest podłączony do komory paleniskowej dwóch kotłów (5 i 5') wyposażonych dodatkowo w podgrzewacze powietrza, przy czym kotły (5 i 5') są połączone za pomocą dodatkowego rozgałęzionego przewodu (10) wyposażonego w elementy odcinające (11) co pozwala na zamienną pracę zespołu mielącego sorbent z aktualnie pracującym kotłem. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zespół mielący sorbent jest połączony z dwoma kotłami (5 i 5') za pomocą dogodnie dwóch par pyłoprzewodów (6), z których każdy wyposażony jest w co najmniej trzy dysze (7) usytuowane symetrycznie na ścianie czołowej komory paleniskowej każdego z kotłów. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że pyłoprzewody (6) wyposażone są w zasuwy (8) do zamykania połączenia z palnikami węgla, z których jedne są zamocowane na króćcu doprowadzającym do dysz (7) a drugie są usytuowane w jego dolnej części, przy czym powyżej dolnych zasuw (8) są zamocowane klapy regulacyjne (9) dla równomiernego rozdziału mączki sorbentowej na wszystkie dysze (7). * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do oczyszczania spalin kotłowych zwłaszcza suchego odsiarczania spalin z kotłów opromieniowanych - pyłowych. Znane są z opisów patentowych różne sposoby i instalacje do suchego odsiarczania spalin. Sposób odsiarczania gazów spalinowych w złożu fluidalnym przedstawiono w polskim opisie patentowym nr Istotą tego sposobu jest zastosowanie jako sorbenta - wapna pokarbidowego w ilości zapewniającej stosunek molowy Ca/S w przedziale 1,5:1 do 1:1. W polskim opisie patentowym nr przedstawiono sposób oczyszczania spalin paleniska i urządzenie do takiego oczyszczania. Sposób polega na tym, że z rozdzielonego strumienia spalin jeden strumień cząsteczkowy odpyla się natychmiast, a drugi bądź pozostałe strumienie odpyla się po doprowadzeniu adsorbenta po upływie przyjętego czasu reakcji następczej. Jako adsorbenty są stosowane związki wapnia takie jak: węglan, wodorotlenek lub tlenek z tym, że wodorotlenek wapnia wprowadza się poza komora spalania. Urządzenie do oczyszczania spalin mające komorę spalania, urządzenie doprowadzające absorbent i podłączony dalej odpylacz charakteryzuje się tym, że posiada przed odpylaczem

3 urządzenie do rozdzielania strumienia spalin paleniska na co najmniej dwa strumienie cząstkowe. Jeden strumień cząstkowy jest połączony z torem reakcji następczej włączony między urządzenie dla rozdzielania a odpylacz i ustalającym z góry przyjęty czas reakcji następczej. Drugi strumień cząstkowy jest bezpośrednio połączony z odpylaczem. Znany jest również z opisu zgłoszenia wynalazku nr P sposób zmniejszania zrzutów SO2 i NOx ze spalinami z dużych palenisk zwłaszcza elektrowni i ciepłowni. Według tego sposobu substancję wiążącą po rozdrobnieniu na cząsteczki podatne na transport pneumatyczny, korzystnie o wymiarach ziaren do 0,5 mm wprowadza się do strumienia spalin w miejscu gdzie spaliny mają temperaturę C, najkorzystniej C. Substancję wiążącą użytą z nadmiarem nie większym niż 300% w stosunku do stechiometrii prowadzi się w strumieniu spalin przez poszczególne elementy kotła i po związaniu SO2 i NOx w spalinach wydzielają z popiołami lotnymi w układzie odpylania spalin. O randze problemu oczyszczania spalin można się przekonać śledząc z tego zakresu literaturę patentową. Szeroko prowadzone badania nad rozwiązaniem oczyszczania spalin doprowadziły do uzyskania znakomitych efektów odsiarczania i odazotowania, w tym również suchego odsiarczania spalin. Na ogół jednak instalacje do oczyszczania spalin, w tym odsiarczania są kosztowne i przez to nie są powszechnie stosowane. Dlatego niezbędne jest poszukiwanie nowych rozwiązań, może mniej atrakcyjnych pod względem efektywności odsiarczania, ale tańszych. Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia do oczyszczania spalin o niewielkich kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych. Osiągnięcie tego celu jest możliwe dzięki adaptacji rezerwowych urządzeń. Sposób według wynalazku polega na tym, że stosuje się mieszankę pyłopowietrza po zmieleniu sorbentu wapniowego przy nadciśnieniu gwarantującym dobre rozpylenie w obecności gorącego powietrza o temperaturze co najmniej 270 C wprowadzonego w ilości 6-10% stałej ilości powietrza wymaganego do procesu spalania węgla, przy czym w mieszance pyłopowietrznej w stosunku molowym Ca/S w znanym zakresie 2,5-3 zapewnia się znaną wielkość uziarnienia, czyli co najmniej 80% zawartości frakcji poniżej 0,060 mm. Sorbent wapniowy poddawany mieleniu w gorącym powietrzu ma granulację od mm a uzyskaną podgrzaną mieszankę pyłopowietrza wprowadza się do strefy temperaturowej kotła od C. Urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że jeden z zespołów młynowych składający się z zasobnika przykotłowego, podajnika ślimakowego, młyna i wentylatora młynowego wykorzystywany do wytwarzania sorbentu jest podłączony do komory paleniskowej dwóch kotłów wyposażonych dodatkowo w podgrzewacze powietrza, przy czym kotły są połączone za pomocą dodatkowego rozgałęzionego przewodu wyposażonego w elementy odcinające, co pozwala na zamienną pracę zespołu mielącego sorbent z aktualnie pracującym kotłem. Zespół mielący sorbent jest połączony z dwoma kotłami za pomocą dogodnie dwóch par pyłoprzewodów, z których każdy wyposażony jest w co najmniej trzy dysze usytuowane symetrycznie na ścianie czołowej komory paleniskowej każdego z kotłów. Pyłoprzewody urządzenia według wynalazku wyposażone są w zasuwy do zamykania połączenia z palnikami węgla, z których jedne są zamocowane na końcu doprowadzającym do dysz a drugie są usytuowane w jego dolnej części, przy czym powyżej dolnych zasuw są zamocowane klapy regulacyjne dla równomiernego rozdziału mączki sorbentowej na wszystkie dysze. Zaletą wynalazku jest prostota wykonania i możliwość wykorzystania rezerwowych urządzeń. Ponadto poprzez zastosowanie odpowiedniego połączenia została stworzona możliwość alternatywnego zasilania wentylatora młyna gorącym powietrzem z pracującego kotła - w przypadku wyłączenia jednego z kotłów. Wynalazek zostanie bliżej objaśniony na podstawie przykładu wykonania na rysunku przedstawiającym schemat instalacji. Zasobnik przykotłowy 1 jest u wylotu połączony za pomocą przenośnika ślimakowego 2 z górną częścią młyna misowo-kulowego 3. Współpracujący z młynem 3 wentylator 4 jest połączony za pomocą dodatkowego przewodu 10 gorącego powietrza z podgrzewaczami obu kotłów 5 i 5'. Przewód 10 jest wyposażony w elementy odcinające 11, co pozwala - w przy-

4 padku wyłączeniazruchuprzykładowokotła5nazasysaniegorącegopowietrzazpracującegokotła5'.zespół młynowyjestpołączonyzkomorąpaleniskowąkażdegozdwóch kotłów5i5'przezdwieparypyłoprzewodów6. Nakońcachpyłoprzewodów6, wodpowiedniejstrefietemperaturowejkomorypaleniskowejkażdegozkotłówzamocowanesądyszerozpyłowe7:potrzynakażdympyłoprzewodzie.dysze7mająkształtowalnywpionie, zapewniającyrównomiernerozpyleniesorbentu.nakażdymzpyłoprzewodów6zamocowane sązasuwy8dozamykaniapołączeniazpalnikamiwęglaiskierowaniamączkiwapiennejdo dysz7.jednezasuwysąusytuowanenakróćcachdoprowadzającychdodysz7,adrugiewdolnejczęścipyłoprzewodówpowyżejzagięciakolanowego,. Napyłoprzewodach6powyżejdolnychzasuw8sązamocowaneklapyregulacyjne9dlarozdziałumączkisorbentowej nawszystkiedysze7. Przykład. Kamień wapiennyozawartości CaCO3powyżej90%iogranulacji mm mielisięw młynie3przydoprowadzeniupowietrzaprzez wentylator4znatężeniem15000 m3/h,otemperaturze280 Cznadciśnieniemokoło165 mmh2o. Gorące powietrzedo wentylatora4 wpływaprzewodem10.z młynaotrzymujesię mieszankępyłu wapiennegoipowietrzaotemperaturze122 Cioniżejwymienionymskładzie: frakcja(wmm) wielkość(w%wagowych) powyżej0,2 1,3 0,2-0,12 2,5 0,12-0,088 7,1 0,088-0,07 2 0,075-0,060 7,1 poniżej0, Mączkęwapiennądoprowadzasięprzezdwapyłoprzewody6znatężeniemokoło3,752m3/h (wprzeliczeniunaczystąmączkę)do6dyszrozpyłowych7usytuowanychnaprzedniejścianiekotła5wrejonietemperatury1100 C. Wrazzmączkąwapiennąwprowadzonododatkowopowietrze wilości9%czyli15000 m3/hdogórnejstrefykomorypaleniskowejkotła oww.temperaturze.ponieważilośćpowietrzadoprowadzonegodoprocesuspalaniawęgla jeststała,ote9%zmniejszonoilośćpowietrzakierowanegodostrefypalnikówwęglowychcowpłynęłonazmniejszenieilościwytwarzanychtlenkówazotuo4,5%. Wkotlezachodzą reakcjekalcynacji węglanuwapniacaco3 >CaO+CO2 orazreakcjeneutralizacjitlenków siarkiwytworzonychprzyspalaniuzasiarczonegowęgla,zgodniezrównaniami: CaO+SO2 -> CaSO3 CaO+SO2+1/2O2-->CaSO4 CaO+SO3->CaSO4 Spalinyzkotławrazzpopiołamilotnymizawierającymiproduktyodsiarczaniadoprowadzasiędoelektrofiltraskądpoodpyleniupoprzezwentylatorciąguwylatujązkominado atmosfery. Wychwyconywelektrofiltrzepopiółwrazzproduktamiodsiarczaniatakimijak: CaSO4iCaSCO3 oraznieprzereagowanycaco3sąodbieranezlejówelektrofiltraitransportowanehydraulicznienaskładowiskoodpadów. StosującsposóbwedługwynalazkuprzystosunkumolowymCa/S=2,5-3,0uzyskano40% efektywnościodsiarczaniairównocześnieuzyskanozmniejszenieilościtlenkówazotuo4-5%.

5 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.