CZ287720B6 - Oxidation process of bottom product in absorption tower for desulfurizing combustion products and oxidation system for making the same - Google Patents

Description

Způsob oxidace spodního produktu z absorpční věže pro odsiřování spalin a oxidační sestava určená k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu oxidace mokrých spalin odsiřovacích absorpčních věží a zejména samostatného oxidačního systému pro oxidaci recyklovaného spodního produktu před tím, než je tento produkt dopraven do následujícího odvodňovacího zařízení.

Dosavadní stav techniky

Oxidace spodního produktu mokrých spalin v odsiřovacím (FGD) skrubrovém systému je dobře známá. Obecně se oxidační vzduch vhání do spodní oblasti absorpčního modulového recyklačního tanku tak, že poskytuje dostatek kyslíku pro přeměnu siřičitanového iontu (SCV) na síranový iont (SO₄ ⁼). Účelem této nucené oxidace je vytvořit finální neboli odpadní produkt, jakým je sádrovec neboli dihydrát síranu vápenatého (CaSO₄ 2ΗΌ), který lze snadno odvodnit a může být později prodán a/nebo použít jiným způsobem. Kromě toho tento recirkulační a oxidační tank lze obecně integrovat do absorpční věže, a to tak, že tvoří její spodní část.

Oxidaci lze provádět v samostatném tanku, který není součástí absorpční věže, ale to zpravidla vyžaduje přidání pufrů a/nebo kyselých aditiv, které napomáhají požadované reakci a usnadňují její průběh. Zpravidla je tato diskutovaná oxidace, která probíhá vně absorpční věže v samostatném tanku, díky změnám týkajícím se chemie v ní probíhající, příliš složitá. Obecně vzato, siřičitan (SOj⁼) reaguje s vápníkem (Ca⁺⁺) a sráží se jako hemihydrát siřičitanu vápenatého (CaSO3¹ / ₂Η₂Ο) a není tedy vzhledem k použití pufrů a/nebo kyselých aditiv pro oxidaci dlouhodobě dosažitelný.

Bez ohledu na tyto obtíže se v minulosti objevily snahy provádět oxidaci spodního produktu neboli absorpčního kalu v menším tanku separovaném od absorpční věže. Zpravidla se část spodního produktu převedla z absorpční věže do samostatného oxidačního tanku, přičemž operace probíhající v tomto menším tanku je součástí absorpčního cyklu. Smyslem tohoto převodu bylo snížení pH hodnoty kalu pro oxidaci, protože existuje domněnka, že tato snížená pH hodnota usnadní oxidaci kalu. Kromě toho menší oxidační tank je vhodnější pro snadnější přidávání nebo vměšování přísad a zachyceného spodního produktu. Tento menší tank navíc poskytuje rovnoměrnější distribuci vzduchu, myšleno v průřezu uvedeného tanku. Samostatný oxidační tank a absorpční věž byly v podstatě spojeny, přičemž toto spojení umožnilo volné proudění spodního produktu mezi tímto oxidačním produktem a absorpční věží. Takže hladina kapaliny jak v oxidační věži, tak v absorpční věži byly a zůstaly shodné.

Při projektování oxidačního systému pro spodní produkt je důležité, aby se dodržela doba zadržení kyslíku v uvedeném kalu potřebná pro proběhnutí příslušných reakcí, a je tedy důležité správně zvolit úroveň neboli polohu vstřikování kyslíku. V případě, že je tato retenční doba, neboli doba zadržení kyslíku, příliš krátká, nedojde ke 100 % konverzi siřičitanu na síran, což má za následek sníženou účinnost uvedeného oxidačního systému. Proto se předpokládá, že by se oblast vstřikování oxidačního vzduchu do uvedeného tanku měla nacházet přinejmenším v místě alespoň 5,5 m pod provozní hladinou spodního produktu v uvedeném tanku. Skutečná oblast vstřikování se může samozřejmě lišit v závislosti na výběru vstřikovacího systému a může ležet v rozmezí přibližně od 4,88 m do 9,15 m pod hladinou spodního produktu.

Zatímco pro větší absorpční věže, jejichž součástí jsou větší recirkulační tanky, je splnění tohoto požadavku, tj. aby oblast vstřikování oxidačního vzduchu ležela přibližně 4,88 m až 9,15 m pod hladinou spodního produktu, snadné, pro menší věže s menšímu recirkulačními tanky to tak

- 1 CL 287720 B6 snadné není. Kromě již zmíněného požadavku je velikost tanku dále závislá na chemických reakcích, v něm probíhajících, odváděném SO₂, dosažitelnosti nadbytečného reagentu, úrovni znečištění atd., přičemž pro účel zajištění vlastní chemické reakce je zcela postačující tank s mnohem menším objemem. Takže se zdá, že konstrukce mnohem objemnějšího tanku, která je 5 potřebná pro splnění požadavku na umístění vstřikování oxidačního vzduchu, je z hlediska samotné reakce zcela předimenzovaná. V menších jednotkách, které zpracovávají menší množství oxidu siřičitého, často nedosahuje výška kapaliny 5,49 m a zvýšení této jednotky jako celku, které by umožnilo splnit požadavek kladený na polohu vstřikování oxidačního vzduchu, bude znamenat značné zvýšení ceny této jednotky.

Předmětem vynálezu je tedy poskytnout prostředek pro dosažení požadované hladiny oxidačního vstřikování bez potřeby konstruovat větší absorpční věž. Dalším předmětem vynálezu je poskytnout samostatný tank těsně vedle absorpční věže, a to takový, že hladina kapaliny spodního produktu v uvedené absorpční věži a hladina kapaliny spodního produktu v tomto 15 samostatném tanku nebude shodná. Dále je předmětem vynálezu poskytnout prostředek pro zachycení recyklovaného spodního produktu a jeho převedení do tohoto samostatného tanku bez potřeby stejné výšky hladiny jak v absorpční věži, tak v tomto tanku. Dalším předmětem vynálezu je poskytnout prostředek na dimenzování absorpční věže bez potřeby zvýšení její výšky za účelem splnění požadavku týkajícího se úrovně vstřikování oxidačního vzduchu. Tyto a další 20 předměty a výhody vynálezu se stanou jasnější po prostudování následující části přihlášky.

Podstata vynálezu

Jak již bylo uvedeno, vynález poskytuje způsob oxidace spodního produktu z absorpční věže pro odsiřování spalin, která ve spodní části obsahuje recirkulační tank pro recirkulaci spodního produktu v absorpční věži, a oddělený oxidační tank pro oxidaci spodního produktu, při jehož provádění se část recirkulovaného spodního produktu zachycuje a zavádí do oxidačního tanku, ve kterém se do spodního produktu vstřikuje oxidační vzduch, přičemž tento způsob je 30 charakteristický tím, že se hladina spodního produktu v oxidačním tanku udržuje na vyšší úrovni než je hladina spodního produktu v recirkulačním tanku a zoxidovaný spodní produkt se vede z oxidačního tanku zpět do recirkulačního tanku.

Podle jednoho aspektu vynálezu se hladina spodního produktu v oxidačním tanku udržuje ve 35 středu výšky vstupu spalin do absorpční věže a vedení zoxidovaného spodního produktu z oxidačního tanku zpět do recirkulačního tanku se provádí gravitací.

Podle dalšího aspektu vynálezu se vzduch do spodního produktu v oxidačním tanku vstřikuje v místě, které se nachází 4,88 m až 9,15 m pod hladinou spodního produktu v oxidačním tanku.

Vynález dále poskytuje oxidační sestavu k provádění způsobu podle vynálezu, která zahrnuje absorpční věž pro odsiřování spalin, se spodním recirkulačním tankem pro recirkulaci spodního produktu v absorpční věži, sběrné prostředky umístěné v absorpční věži nad recirkulačním tankem pro zachycení části recirkulovaného spodního produktu, oxidační tank oddělený od recirkulačního tanku a uzpůsobený pro příjem spodního produktu zachyceného sběrnými 45 prostředky a vstřikovací prostředek ústící do spodní části oxidačního tanku pro vstřikování vzduchu potřebného k oxidaci spodního produktu, přičemž oxidační sestava dále obsahuje spojovací prostředek uspořádaný mezi recirkulačním tankem a oxidačním tankem pro udržení hladiny v oxidačním tanku ve vyšší úrovni, než je hladina v recirkulačním tanku, a pro vedení zoxidovaného spodního produktu z oxidačního tanku zpět do recirkulačního tanku.

U jednoho provedení podle vynálezu je spojovací prostředek tvořen přetokem do recirkulačního tanku.

-2 CZ 287720 B6

U dalšího provedení podle vynálezu je spojovací prostředek tvořen regulačním systémem, který zahrnuje alespoň jeden ventil.

Podle dalšího aspektu vynálezu je vstřikovací prostředek pro vstřikování oxidačního vzduchu umístěn přibližně 4,88 m až 9,15 m pod hladinou spodního produktu v oxidačním tanku a objem oxidačního tankuje menší než objem recirkulačního tanku.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje typickou absorpční věž na odsiřování spalin;

obr. 2 znázorňuje alternativní provedení typické absorpční věže na odsiřování spalin;

obr. 3 znázorňuje typickou absorpční věž na odsiřování spalin čerpacím prostředkem a samostatným oxidačním tankem;

obr. 4 znázorňuje provoz absorpční věže s různou úrovní hladin kapaliny v absorpční věži a v samostatném oxidačním tanku;

obr. 5 znázorňuje částečný řez alternativním čerpacím zařízením, které lze použít v rámci vynálezu;

obr. 6 znázorňuje řez vedený rovinou 6-6, znázorněnou na obr. 5, alternativním čerpacím uspořádáním, které lze použít v rámci vynálezu.

Příklady provedení

Obr. 1 znázorňuje typickou absorpční věž 10 na odsiřování spalin. Uvedená absorpční věž JO zahrnuje vstup 12 spalin, výstup 14 spalin a integrovaný recirkulační tank 16. Jak je patrné z tohoto obrázku, hladina 18 kapaliny spodního produktu 20 se nachází právě pod vstupem 12 spalin. Rovněž oxidační vzduch se vstřikuje pomocí vstřikovacího prostředku 22 přímo do recirkulačního tanku 16 v příslušné výšce. Spodní produkt 20 se z tohoto recirkulačního tanku dopravuje do následujícího odvodňovacího zařízení, které zde není znázorněno.

Obr. 2 znázorňuje alternativní provedení absorpční věže 10. U tohoto provedení není recirkulační tank 16 přímou součástí absorpční věže 10, ale namísto toho je s ní spojen spádovou trubkou 24. Takže u tohoto provedení se recirkulační produkt 20 rovněž hromadí v recirkulačním tanku 16 vlivem přitažlivosti a/nebo se sem vhání pomocí čerpadla (není znázorněno). Oxidační vzduch je rovněž pomocí vstřikovacího prostředku 22 vstřikován přímo do tohoto samostatného recirkulačního tanku 16 v příslušné výšce. Kromě toho je spodní produkt 20 z tohoto samostatného recirkulačního tanku 16 dopravován do následného odvodňovacího zařízení.

Obr. 3 znázorňuje ještě další provedení typické absorpční věže, která je součástí známého stavu techniky. Jak ukazuje tento obrázek, spodní produkt 20 recirkuluje uvnitř věže pomocí recirkulačních čerpadel 26 a pomocí recirkulačních sběrných trubek 28, jejichž součástí jsou rozstřikovací trysky 30. U tohoto provedení je samostatný oxidační tank 32 umístěn vedle absorpční věže 10. Čerpací nebo jiné sběrné prostředky 34, uspořádané uvnitř věže, zachycují část spreje 36 padajícího uvnitř absorpční věže 10 z rozstřikovacích trysek 30 a pomocí čerpací trubice 38 převádí tento zachycený sprej 36 do oxidačního tanku 32. Kromě toho se spodní produkt 20 z věže dopravuje do oxidačního tanku 32 pomocí přepadu, obecně spojení 40 (viz směr 42 převodu spodního produktu), což způsobuje, že hladina 18 kapaliny v absorpční věži JO je vždy buď shodná s hladinou 44 kapaliny v oxidačním tanku 32, nebo vyšší. Jakýkoliv odvod

-3 CZ 287720 B6 spodního produktu do následného zařízení, vedoucí z oxidačního tanku 32, je potom nasměrován k následnému odvodňovacímu zařízení (není znázorněno), kde dochází k dalšímu zpracování sádrovce neboli finálního produktu. Oxidační vzduch je vstřikován pomocí vstřikovacího prostředku 22 do oxidačního tanku 32 v požadované výšce.

Úkolem sběrných prostředků 34 je zachytit kal z věže s nižší hodnotou pH před tím, než se může smísit s již spotřebovaným „neutralizovaným“ spodním produktem 20 v recirkulačním tanku 16. Obr. 3 znázorňuje typický přetokový typ odsiřovacího systému, který je příčinou toho, že hladina 18 kapaliny v absorpční věži 10 je zpravidla ve stejné výšce jako hladina 44 kapaliny v samostatném oxidačním tanku 32 nebo výše. I když se dá říci, že tento systém pracuje dobře, výhody technologie podle vynálezu nyní umožňují provádět v hlavním recirkulačním tanku 16 adekvátní a ekonomičtější oxidaci.

Obr. 4 znázorňuje sestavu 48 a nový způsob provozu čerpacího prostředku a samostatného tanku, které jsou navrženy pro odsiřování spalin. Hlavním rozdílem mezi dosavadními existujícími technologiemi a novým způsobem podle vynálezu je rozdílná výška hladin kapalin v recirkulačním tanku 16 a oxidačním tanku 32. Součástí nové sestavy 48 je samostatný oxidační tank 32. přičemž hladina 44 kapaliny v tomto tanku je výše než hladina 18 kapaliny v absorpční věži 10. V důsledku toho proudí zoxidovaný spodní produkt 50 spíše z oxidačního tanku 32 do recirkulačního tanku 16 ve směru převodu 52 zoxidovaného spodního proudu a nikoliv opačným směrem, jak je tomu na obr. 3 a u typů spadajících do známého stavu techniky. Nedochází tedy k delšímu dodávání spodního produktu 20 z oxidačního tanku 32 do recirkulačního tanku 16. Namísto toho se zachycený sprej 36, rozstřikovaný tryskami 30, převádí pomocí sběrného prostředku 34 z absorpční věže 10 do oxidačního tanku 32 a potom, co zoxiduje, se převede přímo z tohoto oxidačního tanku 32 do recirkulačního tanku 16. Aby se toto mohlo provést, je do sestavy 48 zabudováno spojení 40, které pomáhá převádět zoxidovaný spodní produkt 50 zpět do recirkulačního tanku 16.

V důsledku toho není zapotřebí plnit výše diskutovaný požadavek, podle kterého by mělo být místo vstřikování oxidačního vzduchu umístěno přibližně 4,88 m až 9,15 m pod úrovní hladiny 18 kapaliny v recirkulačním tanku 16. Je samozřejmé, že zařízení znázorněné na obr. 3, vzhledem k tomu, že je typem přetokového zařízení, musí tento požadavek splňovat. Takže na obr. 3, i když byl oxidační vzduch vstřikován pomocí vstřikovacího prostředku 22 do vstupní oblasti 54 spalin samostatného oxidačního tanku 32. je třeba za účelem umožnění přetoku do samostatného oxidačního tanku 32 zachovat výšku hladiny 18 kapaliny v recirkulačním tanku 16 na úrovni přibližně 4,88 m až 9,15 m nad vstřikovacím prostředkem 22 oxidačního vzduchu.

Sestava 48 podle vynálezu umožňuje podstatně snížit výšku uvedené absorpční věže 10, vzhledem k tomu, že požadavek na umístění vstřikování oxidačního vzduchu přibližně 4,88 m až 9,15 m pod hladinu tekutiny, splňuje samostatný oxidační systém 32. Toto značné snížení absorpční věže 10 (výška se sníží přibližně o jedno až tři patra) sníží podstatně cenu této absorpční věže 10.

Zvýšení oxidačního tanku 32 se dosáhne využitím prostoru pro vstup 12 spalin v absorpční věži

10. Tato vstupní oblast 54 spalin nemohla být dříve použita ke zvýšení hladin kapaliny vzhledem ktomu, že hladina 18 kapaliny nemohla sahat nad spodní okraj vstupu 12 spalin. Ale vzhledem k tomu, že se toto zvýšení hladiny kapaliny nyní realizuje v samostatném oxidačním tanku 32, není její výška nikterak omezena uvedeným vstupem 12 spalin. Využitím této dříve zakázané vstupní oblasti 54 spalin se zvýší hladina kapaliny v oxidačním tanku, čímž se oxidačnímu vzduchu, který je vstřikován pomocí vstřikovacího prostředku 22, zajistí potřebná retenční doba. Kromě toho se hladina 44 kapaliny v oxidačním tanku 32 nachází zpravidla nad hladinou 18 kapaliny v recirkulačním tanku 16, což je umožněno tím že sběrný prostředek 34 odvádí sprej 36 ze vstupní oblasti 54 spalin. Nová sestava 48 podle vynálezu nespoléhá na dopravu spodního

-4 CZ 287720 B6 produktu 20 z recirkulačního tanku 16. což bylo u předešlých známých systému, jakým je například systém znázorněný na obrázku 3, nezbytné.

Sprej 36 odváděný pomocí sběrného prostředku 34 do oxidačního tanku 32 se oxiduje, jak již bylo naznačeno, a může se vrátit zpět do absorpční věže 10 přepadem nebo jiným přetokovým zařízením podobným zde znázorněnému spojení 40. Nebo se může zoxidovaný spodní produkt 50 vracet z oxidačního tanku 32 do absorpční věže 10 prostřednictvím regulačního systému 56. který používá regulační zařízení, jakým je například ventil 58. Pro sestavu 48 lze použít buď jeden, nebo oba výše uvedené systémy nebo i další způsoby zpětného odvádění zoxidovaného spodního produktu 50 do absorpční věže 10.

Navíc, v závislosti na probíhajících reakcích, se může odpadní kalový produkt odvádět podle potřeby buď z recirkulačního tanku 16, nebo z oxidačního tanku 32 a následného odvodňovacího zařízení (není znázorněno).

Patrným úspěchem nového způsobu a použití nové sestavy 48 je schopnost udržet místo vstřikování vzduchu na nezbytné úrovni pod hladinou 44 kapaliny bez toho, že by se musela zvýšit výška recirkulačního tanku 16 (a tedy výška absorpční věže 10). Kromě toho je třeba říct, že objem oxidačního tanku 32 může být mnohem menší než objem recirkulačního tanku 16, což usnadňuje oxidaci zachyceného spreje 36 směšováním přísad se sprejem 36 v tomto oxidačním tanku 32. Kromě toho, díky tomu, že se zoxidovaný spodní produkt 50 vrací zpět do recirkulačního tanku 16 v důsledku přitažlivosti, není zapotřebí použít další čerpadla, motory nebo jiná hnací zařízení.

Je třeba uvést, že výše uvedené příkladné provedení má pouze ilustrativní charakter a nikterak neomezuje rozsah vynálezu, který je jednoznačně určen přiloženými patentovými nároky. Takže například u dalšího provedení podle vynálezu lze na místo a/nebo s tímto již popsaným sběrným prostředkem 34 použít například kanálek po obvodu absorpční věže 10, který odvádí zachycený sprej 36 do čerpací trubice 38 (viz obr. 5 a 6).

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob oxidace spodního produktu z absorpční věže pro odsiřování spalin, která ve spodní části obsahuje recirkulační tank pro recirkulaci spodního produktu v absorpční věži, a oddělený oxidační tank pro oxidaci spodního produktu, při kterém se zachycuje část recirkulovaného spodního produktu a tato část spodního produktu se zavádí do oxidačního tanku, ve kterém se do spodního produktu vstřikuje oxidační vzduch, vyznačený tím, že se hladina spodního produktu v oxidačním tanku udržuje na vyšší úrovni než je hladina spodního produktu v recirkulačním tanku a zoxidovaný spodní produkt se vede z oxidačního tanku zpět do recirkulačního tanku.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se hladina spodního produktu v oxidačním tanku udržuje ve středu výšky vstupu spalin do absorpční věže.
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že se vedení zoxidovaného spodního produktu z oxidačního tanku zpět do recirkulačního tanku provádí gravitací.
4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se vzduch do spodního produktu v oxidačním tanku vstřikuje v místě, které se nachází 4,88 m až 9,15 m pod hladinou spodního produktu v oxidačním tanku.

   -5 CZ 287720 B6
5. 5. Oxidační sestava k provádění způsobu podle nároku 1 zahrnující absorpční věž (10) pro odsiřování spalin se spodním recirkulačním tankem (16) pro recirkulaci spodního produktu v absorpční věži (10), sběrné prostředky (34) umístěné v absorpční věži (10) nad recirkulačním tankem (16) pro zachycení části recirkulovaného spodního produktu, oxidační tank (32) oddělený od recirkulačního tanku (16) a uzpůsobený pro příjem spodního produktu zachyceného sběrnými prostředky (34), a vstřikovací prostředek (22) ústící do spodní části oxidačního tanku (32) pro vstřikování vzduchu potřebného koxidaci spodního produktu, vyznačená tím, že obsahuje spojovací prostředek uspořádaný mezi recirkulačním tankem (16) a oxidačním tankem (32) pro udržení hladiny v oxidačním tanku (32) ve vyšší úrovni, než je hladina v recirkulačním tanku (16) a pro vedení zoxidovaného spodního produktu z oxidačního tanku (32) zpět do recirkulačního tanku (16).
6. 6. Oxidační sestava podle nároku 5, vyznačená tím, že absorpční věž (10) obsahuje vstup (12) spalin, umístěný nad recirkulačním tankem (16), přičemž hladina spodního produktu v oxidačním tanku (32) se nachází ve středu výšky vstupu (12) spalin.
7. 7. Oxidační sestava podle nároku 6, vyznačená tím, že spojovací prostředek je uzpůsoben pro vedení spodního produktu z oxidačního tanku (32) zpět do recirkulačního tanku (16) gravitací.
8. 8. Oxidační sestava podle nároku 7, vyznačená tím, že spojovací prostředek je tvořen spojením (40) do recirkulačního tanku (16).
9. 9. Oxidační sestava podle nároku 7, vyznačená tím, že spojovací prostředek je tvořen regulačním systémem (56), který zahrnuje alespoň jeden ventil (58).
10. 10. Oxidační sestava podle nároku 5, v y z n a č e n á t í m , že vstřikovací prostředek (22) pro vstřikování oxidačního vzduchu je umístěn přibližně 4,88 m až 9,15 m pod hladinou spodního produktu v oxidačním tanku (32).
11. 11. Oxidační sestava podle nároku 10, vyznačená tím, že objem oxidačního tanku (32) je menší než objem recirkulačního tanku (16).