УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ КИСЛЫХ КОМПОНЕНТОВ И СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ Российский патент 2001 года по МПК B01D53/50 B01D53/68 

Изобретение относится к установке для очистки промышленных отходящих газов, в частности дымовых газов электростанций, включая дымовые газы из установок для сжигания мусора, имеющих различное содержание кислых компонентов, в частности компонентов с окислами серы и галогенных компонентов, при помощи щелочного промывочного раствора, в состав которой входят первый скруббер для отходящих газов с циркуляцией промывочной жидкости и установленный после первого скруббера для дымовых газов второй скруббер для дымовых газов с циркуляцией промывочной жидкости. Кроме того, изобретение относится к способу очистки промышленных отходящих газов.

Установки указанного рода известны в различных формах исполнения (DE 2905719 C3, DE 2928526 C3). Согласно известным методам промывочный (аммиачный) раствор забирается из донного участка второго скруббера и подается через сопловые пояса в головки второго скруббера. При этом концентрация растворенных солей в промывочном растворе непрерывно возрастает, вследствие чего из кругооборота промывочной жидкости приходится постоянно отбирать часть промывочного раствора, чтобы сохранить постоянную концентрацию. Отбираемый промывочный раствор окисляется в отдельном окислительном устройстве. В окислительное устройство подается по трубопроводу воздух. По другому трубопроводу частично освобожденный от кислорода воздух вводится в поток дымовых газов перед вторым скруббером. Окисленный промывочный раствор выводится для дальнейшей переработки. Известные методы приводят к образованию аэрозолей с сернокислым и хлористым аммонием. Эти аэрозоли нельзя отделить в обычных каплеотделителях, и они становятся причиной ясно заметных и окрашенных выбросов из дымовых труб.

Наиболее близким аналогом для данной группы изобретений является источник информации, известный из патента Германии N 2347626, B 01 D 53/14, 1978 г., в котором описана установка для очистки промышленных отходящих газов с различным содержанием кислых компонентов, в частности компонентов с окислами серы и галогенов при помощи щелочных промывочных растворов, содержащая первый скруббер для отходящих газов с циркуляцией промывочной жидкости, расположенный за первым скруббером второй скруббер для отходящих газов с циркуляцией промывочной жидкости.

Данная установка позволяет осуществить способ очистки промышленных отходящих газов, включающий отделение окислов серы в первом скруббере для отходящих газов и удаления остатков окислов серы во втором скруббере.

В основу изобретения положена техническая задача создать установку вышеописанного типа, которую можно эксплуатировать так, чтобы не появились нежелательные выбросы из дымовых труб. Кроме того, в основу изобретения положена задача предложить соответствующий способ очистки промышленных отходящих газов.

Для решения вышеуказанной технической задачи предметом изобретения в отношении применяемого оборудования является установка для очистки промышленных отходящих газов (в частности, дымовых газов электростанций, включая промышленные газы из установок для сжигания мусора), имеющих различное содержание кислых компонентов, в частности, компонентов с окислами серы и галогенных компонентов, при помощи щелочных промывочных растворов, в состав которой входят:
- первый скруббер для отходящих газов с циркуляцией промывочной жидкости;
- расположенный за первым скруббером второй скруббер для дымовых газов с циркуляцией промывочной жидкости;
- гасительное устройство для очищаемых отходящих газов, причем гасительное устройство настроено на достаточное насыщение очищаемого отходящего газа водяным паром, а нижний участок первого скруббера дополнительно служит в качестве окислительного устройства для всего промывочного раствора.

В исходной форме для очистки отходящих газов с низким содержанием кислых компонентов в дымовом газе перед первым скруббером для отходящих газов установлен предварительный скруббер для отходящих газов, в который встроено гасительное устройство. Под низким содержанием кислых компонентов понимается содержание в отходящем газе окислов серы в количестве менее 2500-2700 мг/нм³. Концентрация галогенов при этом может быть любой. Галогены всегда удаляются в предварительном скруббере, и нежелательные аэрозоли не образуются.

В форме исполнения для очистки отходящих газов с высоким содержанием кислых компонентов в отходящем газе перед первым скруббером для отходящих газов установлено гасительное устройство с подводом гасительной воды, в котором дымовые газы обильно насыщаются водяным паром. Под высоким содержанием кислых компонентов понимается содержание в дымовом газе окислов серы свыше 2700 мг/нм³. Здесь тоже концентрация галогенов может быть любой. Часть галогенов удаляется в скруббере дымовых газов, особенно в первом скруббере. При высоких концентрациях могут появляться аэрозоли. Однако согласно предпочтительной форме исполнения изобретения за вторым скруббером установлен мокрый электрофильтр для освобождения очищенного отходящего газа от аэрозолей. В мокром электрофильтре надежно отделяются аэрозоли, образовавшиеся при достаточно высоком содержании кислых компонентов.

Далее признаком изобретения является также то, что для отвода очищенного дымового газа в дымовую трубу применен теплообменник, через который, кроме того, пропускается очищаемый отходящий газ, причем теплообменник настроен на нагрев очищенного отходящего газа до температуры дымовой трубы.

Нежелательные выбросы на выходе из дымовой трубы можно надежно устранить, если применять установку согласно изобретению, обеспечивая при этом в гасительном устройстве достаточное насыщение дымовых газов. Следует иметь в виду, что переход от концентраций окислов серы, указанных в п. 2 формулы изобретения, к концентрациям согласно п. 3 является плавным. Предметом изобретения является также способ эксплуатации установки, который охарактеризован в п. 6 и 7 формулы.

Ниже изобретение объяснено более подробно при помощи чертежей, изображающих только примеры исполнения. В частности показаны:
на фиг. 1 - схема установки согласно изобретению;
на фиг. 2 - схема другой формы исполнения согласно изобретению.

На фиг. 1 и 2 показана установка для очистки промышленных отходящих газов, имеющих различное содержание кислых компонентов, в частности, компонентов с окислами серы. Имеются в виду отходящие газы электростанций, причем к области, которую охватывает изобретение, относятся и установки для сжигания мусора. Термин "электростанция" относится и к тепловым электростанциям. В состав установки входит первый скруббер для отходящих газов 1 с системой циркуляции промывочной жидкости 2 и второй, расположенный за первым скруббер для отходящих газов 3 с системой циркуляции промывочной жидкости 4. Кроме того, предусмотрено гасительное устройство 5 для очищаемых отходящих газов. Расположение и конструкция подобраны таким образом, что гасительное устройство 5 настроено на достаточное насыщение дымовых газов водяным паром, а нижний участок первого скруббера служит дополнительно окислительным устройством для всего промывочного раствора.

В форме исполнения для очистки отходящих газов с низким содержанием кислых компонентов в отходящем газе в соответствии с приведенным выше определением система выполнена таким образом, что перед скруббером 1 установлен предварительный скруббер 6, и в нем происходит гасительный процесс. В форме исполнения для очистки отходящих газов с высоким содержанием кислых компонентов в отходящем газе в соответствии с приведенным выше определением система выполнена таким образом, что перед первым скруббером 1 установлено гасительное устройство 5 с подводом гасительной воды 7.

В форме исполнения согласно фиг. 1 для отвода очищенного дымового газа в дымовую трубу (стрелка 8) предусмотрен теплообменник 9, через который, кроме того, пропускается очищаемый отходящий газ (стрелка 10). Теплообменник 9 выполнен для нагрева очищенного отходящего газа до температуры дымовой трубы. В форме исполнения согласно фиг. 2 за вторым скруббером 3 установлен мокрый электрофильтр 11 для очистки очищенного отходящего газа и для освобождения очищенного дымового газа от нежелательных аэрозолей. Кроме того, для отвода очищенного отходящего газа в дымовую трубу установлен также теплообменник 9, через который, как уже отмечалось, пропускается очищаемый отходящий газ, причем теплообменник 9 выполнен для нагрева очищенного дымового газа до температуры дымовой трубы.

Примеры способов.

Подлежащие очистке отходящие газы охлаждаются в теплообменнике и попадают в предварительный скруббер 6, проходя через него. Промывочный раствор забирается у днища предварительного скруббера и отводится в сопловые поясa скруббера 6. Галогены абсорбируются водным раствором в предварительном скруббере 6 при значениях pH ≤ 4,0, предпочтительно ≤ 3,0, причем в случае необходимости в промывочный раствор для стабилизации pH можно добавить водный щелочной раствор, предпочтительно водный раствор едкого натра. Плотность промывочного раствора не превышает 1,1 кг/л, вследствие чего непрерывно небольшую часть промывочного раствора необходимо изымать из кругооборота. Обычно изымаемый из предварительного скруббера 6 поток раствора подается в скруббер 3. Однако в случае необходимости можно предусмотреть и отдельную дальнейшую переработку этого раствора. Дымовой газ покидает предварительный скруббер 6 и попадает в каплеотделитель, который надежно препятствует уносу жидкости. Вода для насыщения дымового газа подводится в нижнюю часть предварительного скруббера 6. Количество этой воды должно быть достаточно большим, чтобы кроме насыщения дымового газа обеспечивалось и выравнивание уровня в нижней части скруббера 6. Затем дымовой газ попадает в скруббер 1.

Промывочный раствор забирается у днища скруббера 1 и отводится в сопловые пояса этого скруббера. Для абсорбции в промывочный раствор добавляют водный щелочной раствор, предпочтительно водный аммиачный раствор. Значение pH промывочного раствора в нижней части скруббера 1 настраивается на 4,0 - 7,0, предпочтительно 4,5 - 5,5. Промывочный раствор распределяется в верхней части скруббера 1 по одному или нескольким сопловым поясам равномерно вдоль поперечного сечения скруббера. При этом можно настраивать значение pH промывочного раствора перед вдуванием в каждом поясе по-разному. При абсорбции двуокиси серы образуется водная фаза гидросульфита аммония, которая реагирует затем с аммиаком с образованием сульфита аммония. С содержащимся в промывочном растворе кислородом часть сульфита аммония реагирует дальше с образованием сульфата аммония. Преимущество возможно более полного окисления промывочного раствора заключается в значительно более низком парциальном давлении аммиака в сульфате аммония, чем в сульфите или гидросульфите аммония.

Благодаря этому соответственно уменьшается потенция образования аэрозоля. Поэтому неокислившаяся часть сульфита аммония путем применения окислительного устройства окисляется до сульфата аммония. Целесообразно для этой цели применять внутреннее окисление, т.е. окисление усиливается путем вдувания воздуха или кислорода в нижнюю часть скруббера 1 и более интенсивного взвихрения при помощи соответствующих перемешивающих приспособлений. Поскольку переход кислорода в промывочный раствор ограничен, необходимо объем в нижней части скруббера 1 приспособить к окисляющему количеству сульфита аммония. Окисление производится таким образом, что концентрация сульфита аммония и гидросульфита аммония в промывочном растворе настраивается на уровень 0 - 10 г/л, предпочтительно 0,5 - 36% г/л. Из кругооборота скруббера 1 отбирается столько промывочного раствора, что содержание соли в промывочном растворе настраивается на уровне 25 - 40 вес.%, предпочтительно 28 - 30 вес. %. Отбираемый промывочный раствор течет в сборный резервуар, где может осуществляться остаточное окисление. Дальнейшая переработка отобранного промывочного раствора может производиться различными известными в промышленности способами. Отходящий газ покидает скруббер 1 через каплеотделитель, который надежно препятствует уносу жидкости. Затем отходящий газ попадает в скруббер 3. Промывочный раствор выводится у днища и подводится в один или несколько сопловых поясов в верхней части скруббера 3. Промывочный раствор имеет лишь небольшую концентрацию растворенных веществ. Его плотность ограничена максимальным пределом 1,1 кг/л. Значение pH в промывочном растворе в нижней части скруббера 3 настраивается на 3,0 - 5,5, предпочтительно 4,0 - 4,5. Для этой цели можно добавлять небольшие количества водного аммиачного раствора. Низкое значение pH в промывочном растворе надежно снижает проскок NH₃ до менее 10 мг/нм³. Промывочный раствор из скруббера 3 подается для выравнивания уровня в скруббере 1. Уровень в скруббере 3 выравнивается промывочным раствором из предварительного скруббера 6. Кроме отбираемого промывочного раствора, который является полезно используемым материалом, в этом процессе не появляются никакие твердые или жидкие остаточные материалы. Отходящий газ покидает скруббер 3 через каплеотделитель, который надежно препятствует уносу жидкости. Сильно очищенный от кислых компонентов дымовой газ нагнетается воздуходувкой через теплообменинк 9, где снова нагревается горячим неочищенным от серы дымовым газом таким образом, что без добавления энергии от постороннего источника может быть выведен в дымовую трубу. Для того чтобы надежно воспрепятствовать конденсации и связанному с этим осаждению частиц, часть очищенного дымового газа после выхода из теплообменника 9 выводят обратно во всасывающую сторону воздуходувки, чтобы повысить температуру отходящего газа перед воздуходувкой выше точки росы водяного пара.

В форме исполнения согласно фиг. 2 для высоких концентраций окислов серы отпадает надобность в предварительном скруббере 6. Отходящий газ попадает в гасительное устройство 5, где насыщается водой. Затем отходящий газ попадает прямо в скруббер 1. При помощи надлежащих технологических операций устранить образование аэрозолей больше нельзя. Поэтому в промывочом растворе возможно повышенное содержание солей вплоть почти до границы насыщения порядка 40 вес. %. Для отделения аэрозоля применяется мокрый электрофильтр 11. После того как отходящий газ покинул скруббер 3 и прошел через находящийся за ним каплеотделитель, он попадает в мокрый электрофильтр 11. Поскольку отделившиеся аэрозоли очень хорошо растворяются в воде, можно надежно устранить натеки на осадительных электродах путем обдува водой или промывочным раствором. Раствор, вытекающий из мокрого электрофильтра, снова вводится в процесс. Концентрация аэрозоля после мокрого электрофильтра находится на уровне меньше 15 мг/нм³, благодаря чему не появляется заметная окраска выброса в дымовой трубе вследствие аэрозолей.

Установка содержит первый скруббер для отходящих газов с циркуляцией промывочной жидкости, второй скруббер, гасительное устройство для очищаемого газа. Гасительное устройство настроено на насыщение очищаемого газа водяным паром, а нижний участок первого скруббера дополнительно служит в качестве окислительного устройства для всего промывочного раствора. Способ очистки промышленных отходящих газов включает отделение окислов серы в первом скруббере и удаление остатков окислов серы во втором скруббере. В процессе отделения окислов в прямотоке в первом скруббере значения pH в промывочном растворе поддерживают в диапазоне 4,0-7,0, а в процессе удаления остатков окислов серы и ограничения проскока аммиака в противотоке во втором скруббере значения pH в промывочном растворе 3,0-5,5, преимущественно при одновременном ограничении проскока аммиака максимум до 10 мг/нм³ в чистом газе. Использование данной группы изобретений позволяет исключить нежелательные выбросы из дымовых труб. 2 c. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для очистки промышленных отходящих газов, имеющих различное содержание кислых компонентов, в частности компонентов с окислами серы и галогенов, при помощи щелочных промывочных растворов, содержащая первый скруббер для отходящих газов с циркуляцией промывочной жидкости, расположенный за первым скруббером второй скруббер для отходящих газов с циркуляцией промывочной жидкости, отличающаяся тем, что содержит гасительное устройство для очищаемого газа, причем гасительное устройство настроено на достаточное насыщение очищаемого газа водяным паром, а нижний участок первого скруббера дополнительно служит в качестве окислительного устройства для всего промывочного раствора. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что для очистки промышленных газов с низким содержанием кислых компонентов в них перед первым скруббером для отходящих газов установлен предварительный скруббер для отходящих газов, в который встроено гасительное устройство. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что для очистки отходящих газов с высоким содержанием кислых компонентов в них перед первым скруббером для отходящих газов установлено гасительное устройство с подводом гасительной воды. 4. Установка по одному из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что за вторым скруббером установлен мокрый электрофильтр для освобождения очищенного отходящего газа от аэрозолей. 5. Установка по одному из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что для отвода очищенного отходящего газа в дымовую трубу установлен теплообменник, через который пропускается очищаемый газ и который настроен на нагрев очищенного газа до температуры дымовой трубы. 6. Способ очистки промышленных отходящих газов, включающий отделение окислов серы в первом скруббере для отходящих газов и удаления остатков окислов серы во втором скруббере, отличающийся тем, что в процессе отделения окислов серы в прямотоке в первом скруббере значения pH в промывочном растворе поддерживают в диапазоне 4,0 - 7,0, а в процессе удаления остатков окислов серы и ограничения проскока аммиака в противотоке во втором скруббере значения pH в промывочном растворе поддерживают в диапазоне 3,0 - 5,5 преимущественно при одновременном ограничении проскока аммиака максимум до 10 мг/нм³ в чистом газе. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в процессе селективного отделения галогенов в противотоке в предварительном скруббере значения pH в промывочном растворе поддерживают менее 4,0, предпочтительно менее 3,0.