Спосіб комплексного пилосіркоочищення димових газів теплоелектростанцій

Спосіб комплексного пилосіркоочищення димових газів теплоелектростанцій, що включає кон 3 згоранні вугілля, що згідно з сучасними екологічними вимогами Європейського Союзу, є необхідним при експлуатації великих установок спалювання з введеною тепловою потужністю не менше 50МВт, до яких відносяться переважна більшість вугільних котлів теплових електростанцій України. Дієвість відомого способу є низькою, так як він не забезпечує необхідний рівномірний контакт всього об’єму димових газів з водним розчином суміші аміаку з пероксидом водню. При цьому частина аміаку на виході потрапляє у димові гази і викидається через димову трубу, що призводить до забруднення навколишнього середовища. Таким чином, зниження викидів пилу і діоксиду сірки при застосуванні даного способу є проблематичним. В основу запропонованої корисної моделі поставлено задачу удосконалити спосіб комплексного пилосіркоочищення димових газів теплоелектростанцій шляхом поєднання попереднього пилоочищення димових газів до заданого рівня концентрації з подальшою фізико-хімічною обробкою димових газів у реакційному об’ємі для забезпечення ефективної взаємодії газоподібного сірчистого ангідриду з сорбентом на основі аміачної води і за рахунок цього збільшити швидкість реакції, що дозволить зменшити час реакції окислення до 7-9сек. з одержанням на виході ліквідних сільськогосподарських добрив, при безвідходній та екологічно безпечній технології і, таким чином, збільшити ступінь очищення димових газів від пилу і діоксиду сірки. Суть корисної моделі, яка заявляється, полягає в тому, що в способі комплексного пилосіркоочищення димових газів теплоелектростанцій, який включає контактування газів з аміаком NH3, згідно з корисної моделі, вихідні гарячі димові гази з температурою 250-300°С попередньо очищують від 3 пилу до заданої концентрації 50-150мг/м і охолоджують до температури 150-200°С, далі гази вводять в реакційний об’єм, на вході якого подають розпилений сорбент у вигляді туману 25% водного розчину аміаку з температурою 350-400°С, додатково вводять перегрітий водяний пар і доводять загальну вологість суміші газів і частинок пилу до рівня 10,2-12,5% по об’єму, реакцію проводять 7-9 секунд до повної каталітичної конверсії сполук чотирьохвалентної сірки у сполуки шестивалентної сірки і утворення сульфату амонію, який покриває залишені в димових газах частинки пилу, далі димові гази очищують від твердих продуктів до рівня 3 20мг/м . Розкриваючи причинно-наслідковий зв’язок між суттєвими ознаками запропонованого способу та досягнутим технічним результатом, слід відзначити наступне: Відзначні ознаки способу: "... вихідні гарячі димові гази з температурою 250-300°С попередньо очищують від пилу до заданої концентрації 3 50-150мг/м ...", що забезпечує, по-перше, низьку концентрацію твердих частинок перед реакційним об’ємом та високу якість кінцевого субпродукту процесу аміачної десульфуризації - порошкоподібного сульфату амонію. Невелика кількість леткої золи, що містить багато мікроелементів, таких як 41199 4 калій, кальцій, фосфор, срібло тощо, у сульфаті амонію покращує його характеристики як мінерального добрива, по-друге, окремі пилинки є концентраторами, на поверхні яких набагато інтенсивніше проходить реакція окислення, по-третє, збільшення концентрації пилу на виході пилоуловлювача, який представляється у вигляді електрофільтру або циклону, спрощує його конструкцію і тим самим збільшує надійність його роботи та зменшує вартість. Ознаки "... димові гази охолоджують до температури 150-200°С, і вводять їх в реакційний об’єм, на вході якого подають розпилений сорбент у вигляді туману 25% водного розчину аміаку з температурою 350-400°С, додатково вводять перегрітий водяний пар і доводять загальну вологість суміші газів і частинок пилу до рівня 10,2-12,5% по об’єму ...", що забезпечує доведення вологості газів до необхідного рівня, відомо, що основним фактором, який впливає на ступінь уловлювання оксидів сірки є концентрація вологи в димових газах, таким чином, збільшуючи нагальну вологість газів - збільшуємо інтенсивність окислення, разом з тим з іншої сторони, кількість вологи повинно бути мінімальною, щоб забезпечити повне її випаровування до кінця реакції та отримування на виході сухого вихідного продукту - сульфат амонію. Також відомо, що збільшуючи температуру димових газів, збільшуємо швидкість реакції, разом з тим, з однієї сторони характеристика обладнання обмежує дану температуру величиною до 400°С, а з іншої сторони, дана температура є граничною забезпечуючи у реакційному об’ємі процес нагрівання та випаровування вологи, крапель розчину сорбенту за рахунок фізичного тепла складових димових газів з забезпеченням повного випаровування вологи з вихідного продукту до кінця реакції на виході з реакційного об’єму. Зменшення вологості вихідного продукту запобігає корозії наступного за технологічним циклом обладнання та забезпечує отримання порошкоподібного сульфату амонію як мінерального добрива. Ознаки "... реакцію проводять 7-9 секунд до повної каталітичної конверсії сполук чотирьохвалентної сірки у сполуки шестивалентної сірки і утворення сульфату амонію, який покриває залишені в димових газах частинки пилу, далі димові гази очищують від твердих продуктів до рівня 20мг/м3...", за рахунок вказаного часу реакції забезпечується хімічне зв’язування діоксиду сірки як шкідливої складової димових газів, аміаком - хімічно активною речовиною з одночасним каталітичним перетворенням сполук чотирьохвалентної сірки у сполуки шестивалентної сірки з утворенням кінцевого продукту - сульфату амонію, використовуючи даний спосіб можна забезпечити очищення димових газів від сірки до рівня не більше 3 200мг/м . Одержаний вихідний продукт уловлюється електрофільтром або рукавним тканинним фільтром, який забезпечує вихідну концентрацію твердих частинок у димових газах не вище 20мг/м3, що відповідає високому ступеню пилоочищення димових газів, що дозволяє використовувати дану технологію для очищення димових 5 газів теплоелектростанцій, які працюють на вугіллі з об’ємом димових газів 1200000м3/год. та більше. Таким чином, сукупність істотних ознак способу комплексного пилосіркоочищення димових газів теплоелектростанцій забезпечує зменшення часу реакції окислення сірки до 7-9сек., а на виході отримання високоліквідного мінерального добрива, при цьому ефективність очистки газу від пилу збільшується до 99,96%, а від сірки до рівня не більше 200мг/м3, що забезпечує всім екологічним вимогам Європейського Союзу. Суть корисна модель пояснюється кресленням, де на фігурі представлена блок-схема комплексного пилосіркоочищення димових газів теплоелектростанцій, працюючих на вугіллі. На фігурі показано: 1 - електрофільтр або циклон для попередньої очистки димових газів від пилу до заданого рівня; 2 - транспортна система золи; 3 - склад золи; 4 - газохід; 5 - реакційний об’єм; 6 - ємність водного розчину сорбенту; 7 - джерело водяного перегрітого пару; 8 - електрофільтр, або тканинний фільтр; 9 - димосос; 10 - димова труба; 11 - транспортна система; 12 - гранулятор; 13 - цеха фасування та упаковки; 14 - склад готової продукції. Спосіб комплексного пилосіркоочищення димових газів теплоелектростанцій здійснюється наступним чином: При спалюванні вугілля в котлах теплоелектростанцій разом з димовими газами через димову трубу викидається велика кількість вугільного пилу і сірчистого ангідриду, які забруднюють навколишнє середовище. Оскільки енергетика України прагне підключитися до Європейської електромережі, то в Угоді Європейське енергетичне співтовариство висуваються жорсткі вимоги не тільки до якості електричної енергії, але і до умов її отримання з найменш можливою шкодою для довкілля. Таким чином, заявлений спосіб забезпечує комплексне пилосіркоочищення, яке передбачає проходження забруднених димових газів через систему попередньої пилоочистки 1 (електрофільтр або циклон), яка забезпечує необхідну ступінь очищення димових газів від пилу до заданої концентрації 50150мг/м3, основний об’єм уловленої золи через транспортну систему 2 відправляється на склад 41199 6 золи 3. Очищені від пилу димові гази газоходом 4 направляються у реакційний об’єм 5, у який, із ємності 6, під високим тиском у вигляді туману подається водний розчин сорбенту. У потік димових газів із ємності 7 також подається перегрітий водяний пар. У реакційному об’ємі проходять реакції хімічної взаємодії сорбенту та діоксиду сірки SO2, молекули якого потрапляють на краплі водного розчину сорбенту. Одночасно, при наявності кисню, відбувається процес каталітичної конверсії сполук чотирьохвалентної сірки у сполуки шестивалентної сірки з утворенням сульфату амонію як кінцевого продукту. Хімічні процеси взаємодії SO2 та SO3 з аміаком на краплях аміачної води у газовій фазі реакційного об’єму можна описати такими реакціями: SO2+2NH3+Н2О=(NH4)2SO3 (1) SO2+1/2О2=SO3 (каталітично) (2) 1 (NH4)2SO3+ /2О2=(NH4)2SO3 (каталітично) (3) SO3+2NH3+H2O=(NH4)2SO3 (4) Завдяки різниці у температурі димових газів та введених компонентів учасників реакції, у реакційному об’ємі відбувається нагрівання та випаровування крапель сорбенту. Вологість вимірюється спеціальними датчиками вологості, встановленими в потоці димових газів (на фігурі не показані). Таким чином, за час проходження реакції окислення сірки до 7-9 секунд, на виході реакційного об’єму повністю випаровується вся залишкова волога і утворюються дрібні частинки порошкоподібного сульфату амонію, які разом із частинками залишкової золи направляються в додатковий електрофільтр або рукавний фільтр 8, після чого, за допомогою димососа 9 очищені димові гази через димову трубу 10 викидаються в навколишнє середовище. Процес проходить таким чином, щоб в димових газах залишалося не менше 5% непрореагованного SO2, для зв’язування вільного аміаку уже в димовій трубі 10. Відібраний сульфат амонію разом з залишками пилу з допомогою транспортної системи 11 направляється на гранулятор 12, де формують гранули сульфат амонію, після чого він фасується і пакується в цеху 13, а далі відправляється на склад готової продукції 14. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє значно скоротити реакцію окислення і тим самим забезпечити ефективне очищення великого об’єму димових газів до 1200000м3/год. від пилу до 20мг/м3 і сірки до 200мг/м3, що забезпечує повну екологічну безпеку теплоелектростанцій. 7 Комп’ютерна верстка О. Рябко 41199 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601