Способ удаления оксидов азота и серы из горячих отходящих газов (его варианты) и устройство для его осуществления (его варианты) - RU2035980C1

Чертежи

Показать все 8 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к удалению оксидов азота и серы из горячих отходящих газов, особенно из топочных камер.

Известен способ удаления оксидов азота и серы из горячих отходящих газов, преимущественно из топочных камер, включающий подачу потока загрязненного газа в установку для удаления оксидов азота, вывод из нее очищенного от оксидов азота потока газа, пропускание его через теплопоглощающую зону вращающегося регенеративного теплообменника-массона- копителя, подачу его в установку для удаления оксидов серы, вывод очищенного от оксидов серы потока газа, пропускание его через теплоотдающую зону вращающегося регенеративного теплообменника-массонакопителя и вывод потока очищенного газа в окружающую среду [1]
Этот известный способ осуществляют с помощью устройства, включающего установку удаления оксидов азота, вращающийся регенеративный теплообменник- массонакопитель с теплопоглощающей и теплоотдающей зонами, установленный на потоках загрязненного и очищенного газа, и установку для удаления оксидов серы [1]
В качестве установки использования тепла служит массонакопитель, который отбирает тепловую энергию из протекающего через полые пространства массонакопителя отходящего газа, накапливает ее и к более позднему моменту снова отдает ее выходящему из установки удаления оксидов серы очищенному газу.

При этом горячий отходящий газ охлаждается, в то время как зона массонакопителя, находящаяся в контакте с отходящим газом, нагревается. Напротив, холодный очищенный газ нагревается, находящаяся в теплообменном контакте с очищенным газом зона массонакопителя охлаждается. Такой вращающийся массонакопитель называют регенератором, в котором позднее снова подогревают холодный газовый поток, поэтому его называют также газоподогревателем с сокращением до специального выражения REGAVO (регенератор-газ-подогреватель).

Но после ввода в эксплуатацию первых установок для удаления оксидов азота, которые были включены перед установкой для удаления оксидов серы, оказалось, что теперь значительно больше SO₃ содержалось в отходящем газе, которая вступала в реакцию с водяным паром, образуя серную кислоту. Эта значительно большая часть серной кислоты в отходящем газе приводила к сравнительно высокой точке росы серной кислоты и тем самым к осаждению жидкой серной кислоты при охлаждении отходящего газа в REGAVO перед установкой для удаления оксидов серы. Последствием была сильная коррозия на REGAVO из-за осаждения жидкой серной кислоты и одновременно из-за загрязнения выходящего из установки для удаления оксидов серы чистого очищенного газа при прохождении через REGAVO вследствие коррозионных частиц из накапливаемой массы.

Более подробные исследования показали, что повышенное содержание SO₃ в отходящем газе можно объяснить каталитическим действием DENOX-катализатора, где часть SO₂-газа каталитически превращается в SO₃.

Кроме того, помимо значительных коррозионных повреждений на REGAVO благодаря высокой нагрузке по серной кислоте через установку удаления оксидов серы течет повышенное количество серной кислоты. Это количество попадает в дымовую трубу и тем самым в атмосферу. Другая часть осажденной на REGAVO жидкой серной кислоты при повторном нагревании очищенного газа снова выпаривается и направляется, таким образом, также непосредственно от накапливаемой массы REGAVO в более чистый поток очищенного газа и тем самым через дымовую трубу в атмосферу.

Цель данного изобретения состоит в повышении эффективности очистки и долговечности оборудования.

На фиг.1 показана схема устройства для удаления оксидов азота и серы из неочищенного газа; на фиг.2 диаграмма температур устройства; на фиг.3 схема второго варианта осуществления устройства для удаления оксидов азота и серы из неочищенного газа; на фиг.4 диаграмма температур второго варианта устройства; на фиг.5 схема третьего варианта осуществления устройства для удаления оксидов азота и серы из неочищенного газа; на фиг.6 диаграмма температур третьего варианта устройства; на фиг.7 схема четвертого варианта осуществления устройства для удаления оксидов азота и серы из неочищенного газа; на фиг. 8 диаграмма температур четвертого варианта устройства, ROG на фиг.1-8 обозначает поток неочищенного газа, который образован, например, при процессе сжигания на угольной электростанции. Поток неочищенного газа ROG при всех устройствах 1-4 фиг.1, 3, 5 и 7 подают через установку удаления оксидов азота 5 и через поглощающую тепло зону 6 регенератора на подогрев газа, называемого кратко REGAVO 7. Затем поток неочищенного газа ROG направляют на установку для удаления оксидов серы 8. Из установки для удаления оксидов серы 8 выходит затем поток очищенного газа REG, который подают через отдающую тепло зону 9 REGAVO 7, потом направляют в непоказанную наглядно подробнее дымовую трубу и оттуда в окружающую среду.

При варианте осуществления фиг.1 и 2 между установкой для удаления оксидов азота 5 и отдающей тепло зоной 6 REGAVO 7 заключена холодная ловушка 10, которая состоит из шлангов или труб из политетрафторэтилена. Эта включенная в поток неочищенного газа ROG холодная ловушка 10 через перепускные трубопроводы 11 из политетрафторэтилена соединена с подогревающей частью 12, которая включена в направлении потока очищенного газа подачи REGAVO 7 в поток очищенного газа REG. Подогревающая часть 12 также может состоять из шлангов или труб из политетрафторэтилена.

Далее фиг.1 и 2 позволяют констатировать, что другая холодная ловушка 13 расположена в направлении потока неочищенного газа ROG между поглощающей тепло зоной 6 REGAVO 7 и установкой удаления серы 8. Эта имеющая также шланги или трубы из политетрафторэтилена холодная ловушка 13 через перепускные трубопроводы 11 из политетрафторэтилена соединена по принципу текучей среды с подогревающей частью 14, которая включена в поток очищенного газа REG между установкой удаления оксидов серы 8 и отдающей тепло зоной 9 REGAVO 7. Эта подогревающая часть 14 также может иметь трубы или шланги из политетрафторэтилена.

При общем рассмотрении фиг.1 и 2 показывают, кроме того, что поступающий с установки для удаления оксидов азота 5 поток неочищенного газа ROG с температурой около 140^оС входит в холодную ловушку 10 и выходит из этой ловушки 10 с температурой около 130^оС. Поток неочищенного газа ROG поступает затем в REGAVO 7, где накапливается тепло, так что из потока неочищенного газа ROG это тепло отводится и он выходит из REGAVO 7 с температурой около 90^оС.

С этой температурой 90^оС поток неочищенного газа ROG поступает затем в холодную ловушку 13, в которой он снова теряет тепло, так что он выходит из холодной ловушки 13 и с температурой около 80^оС поступает на установку для удаления оксидов серы 8.

Поток очищенного газа REG выходит из установки для удаления оксидов серы 8 с температурой около 50^оС и нагревается в подогревающей части 14 приблизительно до 60^оС, причем он течет затем с этой температурой через отдающую тепло зону 9 REGAVO 7. В REGAVO 7 поток очищенного газа REG нагревают приблизительно до 100^оС. С этой температурой поток очищенного газа REG поступает в подогревающую часть 12, нагревается здесь приблизительно до 110^оС и с этой температурой входит в не показанную наглядно подробнее дымовую трубу.

Кроме того, фиг.1 и 2 позволяют констатировать, что температура холодной ловушки составляет перед REGAVO 7 приблизительно 115^оС и позади REGAVO 7 приблизительно 65^оС, в то время как температура подогревающей части 14 составляет в направлении потока очищенного газа перед REGAVO 7 около 75^оС и позади REGAVO 7 около 125^оС.

Температура REGAVO 7 колеблется приблизительно от 75^оС в поглощающей тепло зоне 6 приблизительно 115^оС в отдающей тепло зоне 9.

Благодаря расположению холодных ловушек 10 и 13 перед и позади REGAVO 7 можно осаждать в холодных ловушках 10, 13 большое количество паpообpазной серной кислоты, так что избегают коррозий на REGAVO 7, и вредная серная кислота не может попадать с потоком очищенного газа REG в атмосферу.

При варианте осуществления фиг.1 и 2 все холодные ловушки 10, 13 и подогревающие части 12, 14 имеют один и тот же размер.

Если рассматривать устройство 2 (фиг.3 и 4), то как включенная в направлении потока неочищенного газа в поток неочищенного газа ROG перед REGAVО 7, так и включенная в направлении потока очищенного газа перед REGAVO 7 в поток очищенного газа REG холодная ловушка 15, 16 имеет меньшие размеры, чем соединенные по принципу текучей среды через перепускные трубопроводы соответственно с этими холодными ловушками 15, 16 подогревающие части 17, 18, которые расположены в направлении потока неочищенного газа ROG или очищенного газа REG за REGAVO 7.

Различные размеры холодных ловушек 15, 16 по отношению к подогревающим частям 17, 18 связаны с тем свойством, что желательно оказывать влияние на температуру холодной ловушки.

Холодные ловушки 15, 16 и подогревающие части 17, 18 и также перепускные трубопроводы 11 могут быть сконструированы как соответствующие части варианта осуществления фиг.1 и 2.

Устройство 3 по фиг.5 и 6 имеет холодную ловушку 19, которая расположена в направлении потока неочищенного газа ROG между установкой удаления оксидов азота 5 и поглощающей тепло зоной 6 REGAVO 7.

Эта холодная ловушка 19 соединена по принципу текучей среды через перепускные трубопроводы 11 с подогревающей частью 20, которая заключена в направлении потока очищенного газа в поток очищенного газа REG между установкой удаления оксидов серы 8 и отдающей тепло зоной 9 REGAVO 7.

И в этом примере осуществления как холодная ловушка 19, так и в случае необходимости подогревающая часть 20 оснащена шлангами или трубами из политетрафторэтилена. Перепускные трубопроводы 11 между холодной ловушкой 19 и подогревающей частью 20 также состоят из политетрафторэтилена. Теплообменную среду в циркуляции холодной ловушки 19 (подогревающей части 20, как при вышеописанных устройствах 1 и 2, целесообразно образовывать из воды).

Подводимый с установки удаления оксидов азота 5 поток неочищенного газа ROG поступает с температурой около 140^оС в холодную ловушку 19 (см. фиг.5 и 6). При выходе из холодной ловушки 19 поток неочищенного газа ROG имеет температуру около 120^оС. Теперь эту температуру в поглощающей тепло зоне 6 REGAVO 7 снижают приблизительно до 80^оС. С этой температурой поток неочищенного газа ROG поступает на установку удаления оксидов серы 8.

Поток очищенного газа REG выходит из установки удаления оксидов серы 8 с температурой около 50^оС. В теплообмене с подогревающей средой 20 поток очищенного газа REG нагревают приблизительно до 70^оС. Теперь с этой температурой он проходит через отдающую тепло зону 9 REGAVO 7 и претерпевает дальнейшее повышение температуры приблизительно до 110^оС. С этой температурой поток очищенного газа REG через не показанную наглядно подробнее дымовую трубу выходит в атмосферу.

Далее из фиг. 5 и 6 видно, что температура REGAVO 7 в поглощающей тепло зоне 6 составляет около 75^оС и в отдающей тепло зоне 9 около 115^оС.

Температура холодной ловушки 19 составляет около 85^оС, в то время как температура подогревающей части 20 составляет около 105^оС.

Размер холодной ловушки 19 и подогревающей части 20 может быть идентичным. Но возможным является также то, что при варианте осуществления устройства 2 по фиг.3 и 4 холодная ловушка 19 рассчитана на меньший размер, чем подогревающая часть 20.

Фиг.7 и 8 показывают, наконец, устройство 4 для включения холодной ловушки, которое прежде всего снова как вариант осуществления фиг.5 и 6 имеет холодную ловушку 19 в потоке неочищенного газа ROG между установкой удаления оксидов азота 5 и поглощающей тепло зоной 6 REGAVO 7 и соединенную с ним по принципу текучей среды подогревающую часть 20 в потоке очищенного газа между установкой удаления оксидов серы 8 и отдающей тепло зоной 9 REGAVO 7. Холодная ловушка 19 и подогревающая часть 20 через перепускные трубопроводы 11 также соединены друг с другом по принципу текучей среды.

Кроме того, это устройство 4 имеет еще другую холодную ловушку 21 в потоке неочищенного газа ROG между расположенной после установки удаления оксидов азота холодной ловушкой 19 и поглощающей тепло зоной 6 REGAVO 7. Эта дополнительная холодная ловушка 21 через перепускные трубопроводы 22 соединена, например, с мокрой градирней 23. В перепускные трубопроводы 22 включены запорные арматуры 24.

Сверх этого можно увидеть, что к перепускным трубопроводам 22 между холодной ловушкой 21 и мокрой градирней 23 подключены соединительные трубопроводы 25, которые ведут к нормальной холодной ловушке 19. И в эти соединительные трубопроводы 25 включены запорные арматуры 24.

В зависимости от расположения запорных арматур 24 устройство 4 по фиг.7 и 8 может работать как чисто внутренняя ловушка с полной теплоотдачей подогревающей части 20, так и как смешанное включение только с частичной передачей тепла подогревающей части 20 и с частичной передачей тепла наружной мокрой градирне 23.

Холодные ловушки 19, 21 на фиг.7 и 8 как вышеописанные холодные ловушки имеют также трубы или шланги из политетрафторэтилена. Перепускные трубопроводы между холодной ловушкой 19 и подогревающей частью 20 или перепускные трубопроводы 22 между холодной ловушкой 21 и мокрой градирней 23 или перепускные трубопроводы 25 между перепускными трубопроводами 22 и холодной ловушкой 19 могут быть выполнены также из политетрафторэтилена.

Наконец, из фиг.7 и 8 еще можно увидеть, что поток неочищенного газа ROG поступает в холодную ловушку 19 с температурой около 140^оС. Поток неочищенного газа ROG выходит из холодной ловушки 19 с температурой около 130^оС и с этой температурой поступает в другую холодную ловушку 21, из которой он выходит с температурой около 125^о С.

Затем поток неочищенного газа ROG входит в поглощающую тепло зону 6 REGAVO 7 и выходит из REGAVO 7 с температурой около 80^оС, которая образует также температуру на входе потока неочищенного газа ROG в установку удаления оксидов серы 8.

Поток очищенного газа REG выходит из установки удаления оксидов серы 8 с температурой около 50^оС и поступает с этой температурой в подогревающую часть 20, из которой поток очищенного газа выходит затем с температурой около 60^оС.

Затем поток очищенного газа REG проходит через отдающую тепло зону 9 REGAVO 7 и выходит из него с температурой около 110^оС. С этой температурой поток очищенного газа REG переводят затем также в не показанную наглядно подробнее дымовую трубу, и, следовательно, в атмосферу.

Холодная ловушка 19 имеет температуру около 60^оС и связанная с этой холодной ловушкой 19 по принципу текучей среды подогревающая часть 20 имеет температуру около 70^оС.

Температуры REGAVO 7 колеблются между приблизительно 75^оС в поглощающей тепло зоне 6 и приблизительно 118^оС отдающей тепло зоне 9.

Холодная ловушка 21 имеет самую низкую температуру стенки около 25^оС, в то время как охлаждающая вода, поступающая из мокрой градирни 23, имеет температуру около 20^оС и нагревается приблизительно до 22^оС.

Для точности следует еще упомянуть, что на фиг.1, 3, 5 и 7 индексом 26 обозначен узел охлаждения, что обеспечивает температуру потока неочищенного газа ROG приблизительно 140^оС.

П р и м е р. Очистку газов проводили согласно фиг.3 с использованием низкотемпературной ловушки. Соответствующая диаграмма изменения температуры приведена на фиг.4.

Охлаждение газа в низкотемпературной ловушке происходило с 140 до 130^оС. Температура стенки устанавливалась 110-115^оС. По диаграмме точки росы кислоты содержащего 70 мг SO₃ на 1 м³ отходящего газа составляет 130^оС. Смачивание и конденсация кислоты на охлажденной до 115^оС поверхности происходили в соответствии с пунктирной линией точки росы воды до 10 мг SO₃ на м³.

Таким образом низкотемпературная ловушка перед RECAVO действует как ловушка кислоты. Улавливание кислоты способствует снижению коррозионной активности газа и повышению долговечности оборудования.

Реферат

Использование: очистка горячих топочных газов от NO_x SO_x и паров H₂SO₄. Сущность изобретения: поток загрязненного газа подают в установку для удаления NO_x, после чего конденсируют пары H₂SO₄ при частичном охлаждении потока с выводом конденсата. Затем поток пропускают через теплопоглощающую зону вращающегося регенеративного теплообменника - массонакопителя. После этого поток газа подают в установку для удаления оксидов серы. Очищенный поток пропускают через теплоотдающую зону вращающегося регенеративного теплообменника - массонакопителя и выводят в окружающую среду. Отработанное при этом тепло возвращают потоку очищенного газа перед его контактом с теплоотдающей зоной. В другом варианте пары H₂SO₄ конденсируют перед контактом и после контакта газового потока с теплопоглощающей зоной вращающегося регенеративного теплообменника-массонакопителя. Тепло, отобранное из потока перед его контактом с теплопоглощающей зоной регенератора, возвращают потоку очищенного газа после его контакта с теплоотдающей зоной, а тепло, отобранное из потока после его контакта с теплопоглощающей зоной возвращают потоку очищенного газа перед его контактом с теплоотдающей зоной. Устройство для осуществления способа содержит последовательно расположенные на потоке газа установку удаления NO_x регенеративный теплообменник-массонакопитель и установку удаления SO_x. Устройство снабжено холодной ловушкой, установленной перед теплопоглощающей зоной регенератора, и подогревателем, размещенным на потоке очищенного газа и соединенным с холодной ловушкой по принципу текучей среды. 4 с. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула