DK167273B1 - Fremgangsmaade til fjernelse af svovl fra roeggas hidroerende fra et oliefyringsanlaeg, og anordning ved dette, til udoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

i DK 167273 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde af den i krav l's indledning angivne art samt en anordning af den i krav 9's indledning angivne art til udøvelse af fremgangsmåden.

Ved kendte fremgangsmåder af denne art (DE-A-30 09 383 5 og EP-A 097 631) opløses ved afsvovlingen svovldioxid i form af sulfit. Da sulfit ifølge kendte ligevægtsreaktioner imidlertid uden for afsvovlingsanlægget atter som SO2 slipper ud i atmosfæren, opnår man ved dannelsen af sulfit i og for sig endnu ikke nogen ægte afsvovling.

10 Det er den foreliggende opfindelses formål at forbedre en fremgangsmåde af den angivne art på en sådan måde, at svovlet overføres i en tilstandsform, ved hvilken det med sikkerhed forhindres, at svovlet atter passerer ud i atmosfæren. Dette formål opnås ved de i krav l's 15 kendetegnende del angivne foranstaltninger.

Anordningen til udøvelse af fremgangsmåden er ejendommelig ved det i krav 9's kendetegnende del angivne.

Ved forbrænding af fyringsolie med et svovlindhold på ca. 0,3?0, der især anvendes i små oliefyr til boligop-20 varmning, forbrændes med et luftoverskud på \= 1,05 tilnærmelsesvis 3?ό af det i fyringsolien indeholdte svovl til SO-j, medens de resterende ca. 97% af svovlet forbrændes til SO^. Ved oliefyringsanlæg med en til fyringskedlen sluttet og af røggassen gennemstrømmet 25 restvarmeveksler dannes der i denne kondensat. Det i røggassen indeholdte S0^ opløses i dette kondensat og forskyder pH-værdien til ca. 2,5, d.v.s. ind i det stærkt sure område. Ved denne pH-værdi og ved S02'ets lave partialtryk kan der fra SO2 i kondensatet højst udvaskes 30 1¾.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er i princippet base- DK 167273 B1 2 ret på at opnå en højere SC^-udvaskning ved øgning af kondensatets pH-værdi. I dette øjemed tilsætter man kontinuerligt kondensatet et neutraliseringsmiddel og recirkulerer det neutraliserede kondensat til opløsning % 5 af svovldioxid i restvarmeveksleren. Det neutraliserede kondensats pH-værdi skal ligge mellem 5 og 8, fortrinsvis mellem 7 og 7,5, især ved 7,5. Det har vist sig, at man på denne måde f.eks. ved en pH-værdi på ca. 7,5 i kondensatet kan opløse over 70?ί af svovldioxidet.

10 Sulfatkoncentrationen i kondensatet er da 4.000 til 5.000 mg/1. Ved at fortynde det sulfatholdige kondensat ca. 10 til 15 gange med vand, især spildevand, kan man uden risiko lede kondensatet ud i kloaksystemet, så at den beskrevne røggasafsvovling især er velegnet 15 til oliefyr til boligopvarmning.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser et oliefyringsanlæg med en rest-varmeveksler og med en udførelses form for anordningen 20 ifølge opfindelsen til fjernelse af svovl, fig. 2 skematisk en anden udførelsesform for afsvovlingsanordningen ifølge opfindelsen, og fig. 3 og 4 to yderligere udførelsesformer for anordningen .

25 Fig. 1 viser som nævnt skematisk en anordning til gen nemførelse af den beskrevne afsvovlingsmetode. I fig.

1 ses en oliebrænder 1 i forbindelse med en sædvanlig vandkedel 2 som bestanddel af et varmtvands-centralvar-meanlæg. Den fra kedlen 2 via en rørledning 3 bortledte 30 svovlholdige røggas passerer til forbedring af energi- økonomien på i og for sig kendt måde gennem en restvar- DK 167273 B1 3 meveksler 4, i hvilken røggassen nedkøles til f.eks.

30 til 35°C. Den i varmeveksleren genvundne varme kan f.eks. afgives til vandet i tilbageløbet og udnyttes på denne måde. Ved røggassens afkøling til den angivne 3 lave temperatur dannes der for hvert kg fyringsolie ca. 830 til 1.000 ml kondensvand, det såkaldte "kondensat". Kondensatet strømmer via en ledning 5 fra rest-varmeveksleren 4 ind i en opsamlingsbeholder 6. Det i røggassen indeholdte S0^ har opløst sig i kondensa-10 tet, hvorved dette har fået en pH-værdi på 2,5. Det sure kondensat recirkuleres af en pumpe 7 via en recirkulationsledning 8 tilbage til restvarmeveksleren. I recirkulationsledningen 8 er anbragt en med et neutraliseringsmiddel fyldt beholder 9. Det tilbagestrømmen-15 de sure kondensat neutraliseres af neutraliseringsmid let i beholderen 9 således, at kondensatet, når det atter strømmer ind i varmeveksleren 4, har en pH-værdi på f.eks. 7,5 og således er basisk. I det recirkulere-de neutraliserede kondensat opløses mindst 70% af det 20 i røggassen indeholdte SO2, som på denne måde udvaskes.

Den kølede svovlfri røggas strømmer via en ledning 11 og en ikke vist skorsten ud i det fri.

Restvarmeveksleren 4 er på traditionel vis tilpasset kondensatrecirkulationen således, at den virker som 25 gasvasker. Varmeveksleren indeholder i dette øjemed en sædvanlig kondensat fordeler, der sikrer den til SO2-udvaskningen nødvendige jævne overrisling af varmevekslerfladerne. Ved oliefyr til boligopvarmning er f.eks. en kondensat-volumenstrøm på ca. 30 til 40 1/h fordel-30 agtig.

Opsamlingsbeholderen 6 har et traditionelt overløb, hen over hvilket overskydende svovlholdigt kondensat strømmer bort gennem en ledning 12. I beholderen kan iøvrigt det til at begynde med af svovldioxidet dannede DK 167273 B1 4 sulfit omdannes til uskadeligt sulfat. Denne omdannelse fremskyndes ved indføring af luft via en ledning 13 i opsamlingsbeholderen 6. Neutraliseringsbeholderen 9 indeholder som neutraliseringsmiddel fortrinsvis MgO, 5 CaO og/eller NaOH, idet dog også andre midler er vel egnet .

Fig. 2 viser en modificeret udførelsesform for anordningen til fjernelse af svovl fra røggas fra oliefyringsanlæg, især til boligopvarmning. I fig. 2 er analoge 10 dele betegnet med de samme henvisningsbetegnelser som i fig. 1. I fig. 2 er indtegnet en almindelig returledning 14, der til fuldstændig udnyttelse af restvarmen er ført såvel gennem varmeveksleren 4 som gennem opsamlingsbeholderen 6. Det svovlholdige kondensat passerer 15 som vist i fig. 2 fra beholderen 6 via en ledning 15 ind i en bufferbeholder 16. Såvel i beholderen 6 som i bufferbeholderen 16 indføres der til forbedring af omdannelse af sulfit til sulfat luft gennem en ledning 13. I bufferbeholderen 16 indføres der via en ledning 20 17 husholdningsspildevand, hvorved det sulfatholdige kondensat i bufferbeholderen 16 fortyndes så meget, at det kan ledes bort til kloaksystemet. Tilladte sulfatkoncentrationer i spildevand er f.eks. mellem ca.

400 og 600 mg/1. Når der som vist i fig. 3 som neutra-25 liseringsmiddel anvendes magnesiumoxid eller en natri umforbindelse, f.eks. Na20, NaOH eller Na2C0^, overføres der til kloaksystemet opløst magnesium- eller natriumsulfat .

Ved en modificeret udførelsesform kan en del af det 30 recirkulerende kondensat gennem en i fig. 2 ved kort- streglinien 18 antydet bypass-ledning 18 ledes uden om neutraliseringsbeholderen 9. I bypass-ledningen 18 er anbragt en regulerbar ventil 19. På denne måde kan det recirkulerende kondensats pH-værdi indstilles el- DK 167273 B1 5 ler reguleres svarende til en bestemt ønsket værdi.

Arbejder man i det sure område, f.eks. ved en pH-værdi på mellem 5 og 5,5, kan omdannelsen af SC^ til sulfat også fremskyndes uden supplerende lufttilførsel.

5 Principielt kan der arbejdes med pH-værdier for konden satet på mellem 5 og 8. Recirkuleres surt kondensat, skal restvarmeveksleren 4 være fremstillet af ædelstål eller et andet korrosionsfast materiale. Arbejdes der derimod i det neutrale eller basiske område, f.eks.

10 med en pH-værdi på 7,5, kan restvarmeveksleren 4 bestå af normalt stål, hvilket har stor betydning på henblik på varmevekslerens fremstillingspris og især med henblik på gængse fyringsanlæg uden kondensatrecirkulation, hvor restvarmeveksleren 4 på grund af det i denne danne -15 de sure kondensat ligeledes skal bestå af ædelstål eller et lignende materiale.

Ved neutralisering med magnesiumoxid er en af pH-værdien afhængig dosering af neutraliseringsmidlet ikke nødvendig. Ved anvendelse af et vandopløseligt neutraliserings-20 middel, f.eks. natronlud, må en indstilling eller regu lering af pH-værdien dog tilrådes.

Ved den i fig. 3 viste udførelsesform, der vidtgående svarer til den i fig. 2 viste, er der i ledningen 15 mellem opsamlingsbeholderen 6 og bufferbeholderen 16 25 anbragt en sulfatudskiller 21, i hvilken der gennem en ledning 13 kan indføres luft. I sulfatudskilleren 21 dannes der, f.eks. ved tilsætning af CaO, kalkmælk eller CaiOH)^, uopløseligt kalciumsulfat (gips) og magnesiumhydroxid. Disse stoffer udfældes, så at der til 30 spildevandet ikke overføres sulfat eller i hvert fald en væsentlig mindsket sulfatmængde.

Den væsentlige fordel ved opfindelsen består i, at af- DK 167273 B1 6 svovlingen og udnyttelsen af restvarmen kan tilvejebringes i én og samme del, nemlig restvarmeveksleren 4.

Kondensatet kan neutraliseres med et billigt neutraliseringsmiddel, især magnesiumoxid. Gennemføres neutra- 0 * 5 liseringen ind i det basiske omrade, kan restvarmeveks- leren 4 i stedet for af et hidtil anvendt, bekosteligt austenitisk materiale (ædelstål) bestå af et billigere ferritisk materiale (normalstål). En yderligere stor fordel består i, at de i kondensatet indeholdte sulfa-10 ter ikke skal fjernes, men efter fortynding med vand kan slippes ud i kloaksystemet. Dette er særlig fordelagtigt ved oliefyringsanlæg til boligopvarmning. Det sulfatholdige kondensat fortyndes fordelagtigt med hus-holdningsspildevand. Anlæggets samlede varmeøkonomi 15 forringes ikke ved tilførselen af neutraliseringsmid del. Ved forlængelsen af det sulfitholdige kondensats samlede opholdstid i anlægget opnås, at sulfit-ionernes oxidation til sulfat-ioner er vidtgående tilendebragt, inden kondensatet når ind i kloaksystemet.

20 Fig. 4 viser en yderligere foretrukken udførelses form af anordningen ifølge opfindelsen til afsvovling af røggas fra et oliefyringsanlæg til boligopvarmning.

Denne udførelsesform har vist sig at være særlig fordelagtig i praksis. Analoge dele er i fig. 4 betegnet 25 med de samme henvisningsbetegnelser som i fig. 2 og 3. Udførelsesformen ifølge fig. 4 er især velegnet til opnåelse af en forbedret oxidation af sulfit til sulfat og er samtidigt hermed af enklere konstruktion end de i det foregående beskrevne udførelsesformer. I udførel-30 sesformen i fig. 4 opnås enten en øget afsvovlingsgrad, eller der kan opnås en afsvovling af røggas fra allerede eksisterende oliefyringsanlæg til boligopvarmning med traditionel skorsten.

Den i fig. 4 viste udførelsesform adskiller sig væsent- DK 167273 B1 7 lig fra udførelsesformerne i fig. 2 og 3 ved en røggas-bypass-indretning med en klap 21, der er anbragt .i dpn fra brænderen og kedelen udgående røggas!edning 3, og som kan svinges mellem den med fuldstreg-linie viste 5 stilling og en ved en kortstreg-1inie antydet stilling.

Når klappen 21 befinder sig i fuldstreg-stil1 ingen, er anordningen indstillet til normal drift svarende til fig. 2, ved hvilken klapstilling spildgassen via ledningen 3 strømmer direkte ind i restvarmeveksleren 10 4. Er klappen 21 derimod i den anden stilling, spærrer den for tilgangen til varmeveksleren 4. Ved denne klapstilling strømmer gassen gennem en rørledning 11 direkte ind i skorstenen, så at røggassen føres uden om varmeveksleren 4, hvorved anordningen beskyttes om sommeren, 15 når fyringsanlægget kun tjener til opvarmning af brugs vand, men ikke til opvarmning af radiatorvand. Ved sidstnævnte driftsmåde er der ikke noget returløb fra radiatorerne via den gennem varmeveksleren 4 passerende returledning 14. I så tilfælde kan der ikke udnyttes nogen 20 restvarme, og røggassen kan ikke afsvovles. Der kan da heller ikke opstå nogen uønsket temperatur- eller trykstigning i restvarmevekslpren. I området ved klappen 21 er spildgasledningen 3 omgivet af et i begge ender lukket rør 22 med større diameter end spildgasledningen 25 3's diameter, hvilket rør udgør en del af ledningen 11. Den fra varmeveksleren 4 udstrømmende, afsvovlede spildgas, der passerer gennem ledningen 11, strømmer således omkring spildgasledningen 3, gennem hvilken der passerer varm spildgas. Spildgassen, der via lednin-30 gen 11 tilføres skorstenen, opvarmes således i røret 22 af den gennem spildgasledningen 3 strømmende gas. Spildgassen i ledningen 3 kan f.eks. have en temperatur på ca. 200°C. Når den afsvovlede spildgas forlader varmeveksleren 4 med en temperatur på ca. 30°C, kan denne 35 gas, når den forlader røret 22, have en temperatur på ca. 50°C, d.v.s. være opvarmet ca. 20°C. En sådan tempe- DK 167273 B1 8 raturøgning på ca. 10 til 20°C er tilstrækkelig til tørring af den afsvovlede, underafkølede og derfor med vanddamp mættede spildgas i ledningen 11. I skorstenen eller kaminen dannes derfor ikke noget skadeligt konden-5 sat. Desuden bibringes der spildgassen ved øgningen af spildgastemperaturen i ledningen 11 en tilstrækkelig opdrift, så at der ikke kræves nogen gastæt skorsten eller kamin. Den beskrevne overhedning af den underafkølede og med vanddamp mættede spildgas i ledningen 10 11 gennemføres ved normal drift eller ved vinterdrift.

En anden forskel mellem udførelsesformerne ifølge fig.

2 og 3 på den ene side og den i fig. 4 viste udførelses-form på den anden side består i, at der ved udførelses-formen ifølge fig. 4 ikke findes nogen beholder 6 til 15 opvarmning af kondensat, idet kondensatet samler sig direkte på restvarmeveksleren 4's bund i et sumpområde 23, fra hvilket ledningen 5 og ledningen 15 udgår. Sumpområdet 23 medfører ikke blot en konstruktiv forenkling af apparaturet, men er også fordelagtigt for hele fy-20 ringsanlæggets varmeøkonomi. Ved udførelsesformerne ifølge fig. 2 og 3 kræves der en god ydre varmeisolering af opsamlingsbeholderen 6 og en god indre varmeudveksling til radiator-returledningen, for at det recir-kulerede kondensats varmemængde kan tilføres opvarmnings-25 systemet. Alle disse funktioner finder ved udførelses- formen i fig. 4 sted i restvarmeveksleren 4.

I fig. 4 tilføres luften via ledningen 13 direkte kondensatpumpen 7's sugeside, så at den til yderligere oxidation af sulfit nødvendige luftmængde kan tildose-30 res kondensat-recirkulationskredsløbet (ledningerne 5, 8 og 18). Ledningen 13 udmunder som vist i en i kondensatledningen 5 anbragt luftinjektionsdyse 24 med lille åbningstværsnit. På denne måde indføres der i kondensatet særlig mange og små luftblærer, hvorved DK 167273 B1 9 der tilvejebringes en stor samlet overfladekontakt med kondensatet og dermed en intensiv oxygenudveksling.

Ledningen 13 kan være åben mod atmosfæren, så at det gennem ledningen 5 strømmende kondensat frit tilsuger 5 luft fra atmosfæren via dysen 24. Ved en anden udførel sesform kan ledningen 13 også være forbundet med en på brænderen 1 (fig. 1) anbragt blæser, så at luften i ledningen 13 har samme tryk som brænderblæserluften.

Luften forlader da dysen 24 med dette tryk.

10 I den umiddelbart efter dysen 24 anbragte kondensatpum pe 7 sønderdeles de i mellemtiden atter forenede luft-blærer påny, hvorved der opnås en yderligere intensiv blanding af kondensatet med luft.

I de opad førende dele 23 og 26 af kondensat-recirkula-15 tionsledningen 8, i hvilke kondensatstrømmen passerer opad, er anbragt en blende henholdsvis 27 og 28, der indsnævrer det pågældende ledningsafsnits tværsnit, hvorved igen de medrevne luftblærer mindskes og blandes med kondensat, hvormed der ligeledes opnås en gunstig 20 indvirkning på oxidationen af S0^.

Luftinjektionsdysen 24's placering tæt ved pumpen 7's sugestuds sikrer i samvirke med blenderne 27 og 28 en så intensiv overførsel af oxygen fra luften til sulfit-sul fat-opløsningen , at den hurtige opoxidation, 25 der normalt kun finder sted ved "sur driftsmåde" i pH- området mellem 5 og 5,5, også finder sted ved en pH-værdi mellem 6,5 og 7,5. Der kan således også gennemføres en "neutral drift". På denne måde opnås såvel fordelene ved en sur driftsmåde, nemlig især en høj sulfati-30 seringsgrad, som fordelene ved alkalisk drift, nemlig anlæggets og især restvarmeveksleren 4's beskyttelse mod korrosion.

10 DK 167273 B1

Sluttelig viser fig. 4 skematisk, hvorledes kondensatet kan fordeles særlig jævnt i restvarmeveksleren 4. I dette øjemed er der foroven i varmevekieren 4 anbragt en mellembund 29. Kondensatet fra ledningen 8 tilføres ~ 5 rummet over mellembunden og fordeles fra mellembunden jævnt på ydersiden af de med ledningen 14 forbundne ledningsdele, gennem hvilke returvandet fra radiatorerne passerer. Spildgassen fra ledningen 3 strømmer omkring de således jævnt med kondensat forsynede lednings-10 dele, så at svovlet kan overføres til det jævnt fordelte kondensat. Det har vist sig, at der på grund af en sådan jævn fordeling af kondensatet i restvarmeveksle-ren 4 i denne kan opnås en afsvovlingsgrad på over 90%.

Kondensatet kan også fordeles jævnt i varmeveksleren 15 4 ved, at det tilføres denne via dyser, især fladstrå- ledyser, og fra disse jævnt fordelt sprøjtes på varmevekslerfladerne.

Claims (17)

1. Fremgangsmåde til afsvovling af røggas hidrørende fra oliefyringsanlæg til boligopvarmning med en olie-brænder (1), en af denne opvarmet kedel (2) og en til n kedelen sluttet restvarmeveksler (4), i hvilken der 5 dannes kondensat, hvor der som afsvovlingsmiddel udeluk kende anvendes det i restvarmeveksleren dannede kondensatvand, og det ved tilsætning af et neutraliseringsmiddel neutraliserede kondensat recirkuleres ind i restvarmeveksleren (4), til opløsning af svovldioxid i form 10 af sulfit, kendetegnet ved, at kondensatvan dets pH-værdi holdes på mellem 5 og 8 ved tilsætning af neutraliseringsmidlet, at der om nødvendigt til sul-fit'ets omdannelse til sulfat ledes luft ind i kondensatvandet, og at overskydende sulfatholdigt kondensat-15 vand ledes bort.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der neutraliseres til en pH-værdi på 7 til 7,5, især 7,5.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendete g- 20 net ved, at det recirkulerede kondensat efter opnåel sen af en bestemt sulfatkoncentration fortyndes med vand og ledes ud i spildevands-kloaksystemet.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at det sulfatholdige kondensat fortyndes med spil- 25 devand, inden det tilføres kloaksystemet.

5. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af kravene 1-4, kendetegnet ved, at der som neutraliserings-middel anvendes MgO, CaO og/eller NaOH. DK 167273 Bl 12

6. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af kravene 1-5, kendetegnet ved, at kondensatet indføres i en bufferbeholder (16) til videregående oxidation af sulfit til sulfat, og at kondensatet fortyndes med * 5 vand i denne beholder.

7. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af kravene 1-6, kendetegnet ved, at der til fremskyndelse af sulfit'ets omdannelse til sulfat indføres luft.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 3, 4 eller 6, k e n d e - 10 tegnet ved, at der udskilles sulfat, inden konden satet fortyndes med vand.

9. Anordning til udøvelse af fremgangsmåden ifølge et vilkårligt af kravene 1-8 ved et oliefyringsanlæg med en restvarmeveksler (4) og en beholder (6) til. opsam- 15 ling af det fra restvarmeveksleren bortledte kondensat, hvor der i en fra opsamlingsbeholderen (6) til varmeveksleren (4) førende returledning (8) til recirkulering af kondensat er anbragt en pumpe (7) og en med neutraliseringsmiddel fyldt beholder (9), kende-20 tegnet ved, at der til opsamlingsbeholderen (6) er sluttet en med en vandledning (17) forbundet buffer-beholder (16), at der mellem opsamlingsbeholderen (6) og bufferbeholderen (16) er anbragt en sul fatudskil 1 er (21), og at der forefindes et organ (13) til indføring 25 af luft i kondensatvandet.

10. Anordning ifølge krav 9, kendetegnet ved, at restvarmeveksleren (4) består af et ferritisk materiale (normalstål), og at det neutraliserede, recir-kulerende kondensat har en pH-værdi på ca. 7 til 7,5.

11. Anordning ifølge krav 9, kendetegnet ved, at der før restvarmeveksleren (4) er anbragt et DK 167273 B1 13 overhedningsrør (22), i hvilket den i rest varmeveksleren indstrømmende SC^-holdige spildgas opvarmer og tørrer den fra varmeveksleren (4) udstrømmende, kølede og for SO2 rensede spildgas.

12. Anordning ifølge krav 9, kendetegnet ved et bypass-organ i form af en klap (21), der er indrettet til at kunne lede den SC^-holdige spildgas uden om varmeveksleren (4) og direkte ind i en til en kamin eller skorsten førende ledning (11).

13. Anordning ifølge krav 9, kendetegnet ved et som opsamlingsbeholder for kondensat tjenende sumpområde (23) forneden i rest varmeveksleren (4).

14. Anordning ifølge krav 9, kendetegnet ved, at der i ledningen (5, 8) til recirkulering af 15 kondensat umiddelbart før pumpens (7) sugestuds er an bragt en luftinjektionsdyse (24).

15. Anordning ifølge krav 14, kendetegnet ved, at luften tilføres luftinjektionsdysen (24) med det af oliefyringsanlæggets brænderblæser tilvejebrag- 20 te tryk.

16. Anordning ifølge krav 9, kendetegnet ved, at der i opad førende afsnit (25, 26) af kondensat-recirkuleringsledningen (5, 8) findes med blender (27, 28) tilvejebragte snævre steder til sønderdeling 25 af luftblærer.

17. Anordning ifølge krav 9, kendetegnet ved, at der foroven i restvarmeveksleren (4) er anbragt en mellembund (29) til jævn fordeling af kondensatet på fyringsanlæggets returløbsledninger.