Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Активированньсй силикагель. Другим материалом, пригодным для высокотемпературной адсорбцин 50з, является силнкагель, обработанный солями железа 13601. Такой гель может применяться при температурах 350 — 400'С. Регенерация образующегося 50а осуществляется при 700'С. Предполагаемая установка включает две стадии адсорбцарн: па первой стадии дымовые газы прох~ият через слой силикагеля, а на второй гранулы адсорбента падают в потоке восходящего газа.
Адсорбцая 50й на материале, введенном в камеру сгорания. Проблема коррозии в топочной камере бойлеров привела многих исследователей,п,,в частности Вийбкерта 19401, к,мысли о введении некоторых материалов, например доломита, в топочную камеру. Одновременно с предотвращением высокотемпературной и низко- температурной коррозии и улучшением эксплуатационных условий 17В работы бойлера [738, 876) введение таких материалов уменьшало эмиссию 50ь Совершенно очевидно, что для того, чтобы адсорбцня на доломите или известняке была эффективной, материал должен быть прокален перед его использованием. Реакция будет протекать тогда, когда материал будет вводиться в топочную камеру бойлера вблизи горелок при температуре выше 1!00'С. Расчеты показали, что при этой температуре необходимо 0,5 с для того, чтобы достичь полного обжига частицы размером 20 мкм [654].
Виккерт обжигал материалы, используемые в пилотной установке, нри 1200'С и получил пеобходнмыедажныедляобожжепной пзвестк (СаО) и обожженного доломита (СаО Мд). Далее он нашел, что добавление к доломиту 1 — 27е Ге~О, катализирует реакцию ге~од 2МаО+ 2ЗОи+ О~ ~- 2МяЗО~ В случае СаО каталитический эффект отсутствует. Эксперименты на пилотной установке проводили многие исследователи. В ранних работах, осуществляемых на котлах с жидким топливом на нефтеперегонных заводах фирмы Мобил в Бремене [940) и в Вольфсбурге [360, 8761, использовали систему, в которой порошок доломита (оптимальный размер частиц 10 — 15 мкм) вдували с помощью воздуходувки в топочную камеру над горелками. По данным авторов, отмечалась высокая степень удаления серы прк низких концентрациях ЗОса 727а при содержании 50е 250 млн — ' и 85а$ при 136 млн-'. Исследования в промышленном масштабе были проведены на твердотопливном бойлере мощностью 100000 кг/ч.
Доломит вдувался в пяти точках, как показано на рнс. 111-49 (от 1 до 5). Температура в точке 1 была 1500'С, тогда как в точке 5 она составила приблизительно 900'С. Максимальная эффективность была найдена для точки 3 при температуре 1150'С, что полностью соответствует лабораторным данным. Количество доломита в 2,5 раза превышало стехиометрнческое количество, необходимое для связывания серы, содержащейся в угле.
В этом случае точка 3 представляет собой компромисс между самой выгодной температурой н временем пребывания, Были проведены дальнейшие исследования, и опубликованы данные [9631 для гашеной навести, порошкообразного известняка, едкого кали, а также доломита. Результаты, полученные для гашеной извести„несколько лучше, чем для доломита. Поллок, Томанн и ч рилинг [6531 исследовали влияние добавки плава известняка с угЛем (1070 от массы сжигаемого угля). Удаление серы из дымовыЛ газов, содержащих 550 — 890 млн — ' 50ь составило от 40 до 80а7а.
В этом эксперименте материал рекупернровали в скруббере, опнсам1юм этими авторами ~вместе с результатами исследования скруббера. Было отмечено, что утменьшенне добавки плава иоэффектйвно. 12' 179 е 1 8 фо Хе 3 ~, го С , Ооо 1ПОП МОО угпо тп угтпп 1ООО 1ОЕЕ Тегупература дымоВых лазе 6 "ь Ю Рис. 1П-49.
Схема аосорации 50а доломитом с ооследуюшей очисткой иа элек- трофильтрах ~9б31: в — схема бойлера н точки инжекннн~ б — соотношение между температурой дымовык гаков н эффективностью удаления двуокиси серы, Гораздо более успсшным решением, чем полностью сухой процесс Виккерта, была работа исследователей фирм Детройт Эдисон и Комбашен Инджириниг Ко.
16531, представляющая собой дальнейшее развитие работы Поллака, Томанн и сРридлинга. Доломит вдувается в углы топочной камеры над угольными горелками через инжекторы, направленные по оси угольных горелок вверх под уклоном на 15о1е, тогда как угольные инжекторы наклонены вниз. Доломит вдувается либо в стехиометрическом отношении, или в полтора раза больше, чем количество 50т. Дымовые газы затем промывают в высокоэффективном скруббере с пссвдоожиженным слоем стеклянных шариков размером 16 мм.
Эффективность уда- лення составляла 90 — 99,5е/е. При этом объемная скорость шлама должна составлять 1,75 мз/ч на 1700 м'/ч газа. Существует ряд исследований японских авторов [341, посвященных добавке в топочную камеру известняка, смеси известняка с летучей золой и смеси известняка с гидроксидом магния. Найдено, что обессеривание составляло только 35 — 40%; такой же результат был получен Зентграфом [9531. С другой стороны, периодическое добавление этих материалов привело к изменению свойств веществ, осаждающихся на трубках пароперегревателя, что облегчало продувку и уменьшало скорость отложения нагара.
Другие процессы хемосорбции. Такие соединения, как перекиси, производные озона и другие кислородсодержащие соединения ( — Π— Π— ), легко переводятся в более простые соединения в присутствии катализатора. В ряде случаев таким материалом может быть активированный уголь, однако большинство соединений разлагается только в тех случаях, когда на уголь нанесен металлический катализатор, например металлическая медь, серебро, платина и палладий, которые наносятся на подложку из растворов их комплексных солей. Существует много других примеров: окисление СО на оксиде меди или на 1зОз с образованием диоксида СОь который затем абсорбируется известью; бромированне олефинов при пропусканни их над углем, пропитанным бромом; улавливание на угле, пропитанном иодом, — паров ртути, на угле, содержащем ацетат свинца †сероводоро, а содержащем силнкат натрия в фтористого водорода.
4. ПРОЦЕССЫ СЖИГАНИЯ. СЖИГАНИЕ В ПЛАМЕНИ Если загрязняющие вещества легко окнсляются, как, например, пары углеводородов в отходящих газах цехов растворителей или красок, то их удаление может быть осуществлено путем сжигания газов, причем образуются диоксид углерода и вода при сжигании углеводородов, или диоксид серы и вода — в случае органических сульфидов. Если концентрация этих примесей в газах достаточно велика и входит в область воспламеняемости, после первоначального поджигания будет поддерживаться процесс самоокисления. Самая низкая концентрация паров, при которой происходит этот процесс, является нижним пределом воспламеняемости, а самая высокая — верхним пределом воспламеняемости.
В этих пределах может происходить регулируемое сжигание, однако в некоторых условиях возможен взрыв. Температура, выше которой горение газов или паров поддерживается произвольно, называется температурой самовоспламенения и зависит от углеводорода и количества тепла, выделяющегося з процессе горения,— чистая доступная теплота сгорания в расчете иа стандартный кубометр газа 1Дж/м' при 21'С). Нижний предел горения составляет приблизительно 1,9 МДж/м' при 21'С, поэтому 181 для самоподдержнва!ощегося горения необходимо тепло более этой величины; для пламени с хорошими параметрами горения жела- тельно теплоаыдсление более, чсм 3,7 МДж/м' (21 'С).
Длн поддержания любого процесса горения необходимо соответствующее количество кислорода. При обычном сжигании необходимое количество кислорода на [Π— !5% болыпе стехиометрического, тогда как в процессах каталитического сжигания требуется только стехиометрическое количество. Кроме того, чтобы температура в камере сжигания или в пламени была достаточно высокой, необходимо интенсивное турбулентное перемешивание кислорода и сжигаемого газа и обеспечить достаточное время пребывания для полного сжигания. Зтн факторы определяются конструкцией горелки и камеры сжигания, а также степенью предварительного смешивания ~азов.
Факел заранее перемешанной смеси короче, горячее и обычно голубого цвета, тогда кзк факел неперемешанных газов обычно очень яркий, что объясняется крекицгом углеводородов и образованием раскаленных частиц углерода. Основная химическая реакция окисления любого углеводорода С Н„г и '1 2 С,„Нл+ (гп+ 4 / Оя — л глСО + — НэО (П[.58) Выделяющееся тепло г!Н является знтальпией, или теплотой при постоянном давлении. Второй закон термодинамики связывает ее с энергией Гиббса Ь6 уравнением (П[.59) л6 = лн — та8 сп л!2 Рсо, Рн,о к,=- +„„ (111.60) РСдНл РО и Л6 = — ЯТ !п Ко — — — 2,303НТ!й Ко (11[.61) где Р— парциальные давления веществ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
