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FR2698287A1 - A method of reducing emissions of pollutants into combustion plants circulating fluidized bed. - Google Patents
A method of reducing emissions of pollutants into combustion plants circulating fluidized bed. Download PDF
FR2698287A1
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<P>La présente invention concerne un procédé de réduction des émissions de polluants dans une installation de combustion à lit fluidisé circulant, comportant un foyer (1) dont les poussières sont récupérées au moins partiellement par un cyclone (12), les gaz partiellement dépoussiérés sortant de ce cyclone (12) passant dans une chaudière de récupération (3), puis dans un dépoussiéreur (7), et selon lequel un agent désulfurant est introduit dans le foyer (1). <P> This invention relates to a method of reducing pollutant emissions in a circulating fluidized bed combustion plant, comprising a furnace (1) which the dust is recovered at least in part by a cyclone (12), the partially dedusted gases leaving this cyclone (12) passing through a recovery boiler (3), then into a dust collector (7), and wherein a desulfurizing agent is introduced into the furnace (1). Selon l'invention, en aval de ladite chaudière de récupération (3) et en amont du dépoussiéreur (7), les fumées sont désulfurées par voie semi-humide dans une enceinte de réaction (4) équipée d'une injection d'eau (5). According to the invention, downstream from said recovery boiler (3) and upstream of the dust collector (7), the flue gases are desulphurized by semi-wet process in a reaction vessel (4) provided with a water injection ( 5). En aval dudit dépoussiéreur (7), les produits de désulfuration obtenus sont oxydés thermiquement.</P> Downstream from said dust collector (7), desulphurization products obtained are thermally oxidized. </ P>
PROCEDE DE REDUCTION DES EMISSIONS DE POLLUANTS DANS LES INSTALLATIONS DE METHOD FOR REDUCING POLLUTANT EMISSIONS IN PLANTS
COMBUSTION A LIT FLUIDISE CIRCULANT BURNING FLUID BED FLOWING
La présente invention se rapporte à un procédé de réduction des émissions de polluants dans les installations de combustion à lit fluidisé circulant. The present invention relates to a method of reducing pollutant emissions in combustion plants circulating fluidized bed. Il concerne plus précisément un procédé de réduction des émissions d'oxydes de soufre dans une installation de combustion à lit fluidisé circulant, comportant un foyer It relates more precisely to a method for reducing sulfur oxides emissions in a combustion installation with circulating fluidized bed, comprising a hearth
dans lequel un agent désulfurant est introduit et dont les solides en circulation sont récupérés par un cyclone, les gaz partiellement dépoussiérés sortant de ce cyclone passant10 dans une chaudière de récupération, puis dans un dépoussiéreur o les cendres sont captées. wherein a desulfurizing agent is introduced and whose circulating solids are recovered by a cyclone, partially dedusted gases leaving this cyclone passant10 in a recovery boiler, and then into a dust collector where the ashes are received.
Il est bien connu que la combustion en lit fluidisé circulant s'effectue dans des conditions relativement favorables à la réduction des émissions d'oxydes d'azote15 (monoxyde d'azote et dioxyde d'azote) et des émissions d'oxydes de soufre (dioxyde de soufre et trioxyde de soufre) La température de combustion qui est de l'ordre de 8500 C et l'étagement de l'alimentation en air entraînent une faible production d'oxydes d'azote qui est en général It is well known that combustion circulating fluidized bed is carried out under relatively favorable conditions for the reduction of nitrogen15 of oxides (nitrogen monoxide and nitrogen dioxide) and sulfur oxides ( sulfur dioxide and sulfur trioxide) the combustion temperature is about 8500 C and the air supply tiering result in low production of nitrogen oxides which is generally
inférieur à 200 mg/Nm 3 rapporté à des fumées sèches contenant 6 % d'oxygène résiduel. less than 200 mg / Nm3 reported to dry smoke containing 6% of residual oxygen.
La captation des oxydes de soufre se fait actuellement grâce à un agent désulfurant solide tel que le calcaire introduit dans le foyer de combustion Cette captation peut25 atteindre environ 95 % grâce au brassage très important des solides dû aux recirculations internes et externes et à la température de combustion d'environ 8500 C. Cependant toute augmentation des performances de désulfuration en augmentant le débit d'agent désulfurant entraînerait une augmentation sensible des émissions d'oxydes d'azote à cause de l'effet catalytique de l'agent The capture of sulfur oxides is currently done through a desulfurizer solid agent such as limestone introduced into the combustion chamber This capture peut25 reach about 95% thanks to very significant mixing of solids due to internal and external recirculation and temperature combustion of about 8500 C. However any increase in desulfurization performance by increasing the desulfurizing agent flow rate result in a substantial increase in NOx emissions due to the catalytic effect of the agent
désulfurant sur la conversion de l'azote en oxydes d'azote. desulfurizing the conversion of nitrogen oxides to nitrogen. Le procédé connu s'avère donc insuffisamment efficace en cas de volonté d'amélioration de ses performances, par exemple35 en cas de durcissement des réglementations. The known method thus proves insufficiently effective if its performance improvement will, by exemple35 if tighter regulations.
Par ailleurs, à cause de la faible température de combustion, le lit fluidisé circulant génère des émissions Moreover, because of the low combustion temperature, the circulating fluidized bed produces emissions
de protoxyde d'azote Si l'on augmente cette température pour réduire les émissions de protoxyde d'azote, on obtient5 en contre partie une baisse d'efficacité de désulfuration néfaste. nitrous oxide By increasing the temperature to reduce emissions of nitrous oxide, one part against obtient5 in a decrease of harmful desulfurization efficiency.
Enfin, si l'on introduit un excès d'agent désulfurant dans le foyer, pour obtenir un rendement élevé de Finally, if we introduce an excess of desulfurizing agent in the home, to get a high yield
désulfuration, le lit fluidisé circulant produit des10 quantités importantes de résidus solides. desulfurization, the circulating fluidized bed product des10 significant amounts of solid residues.
L'invention résout ces problèmes en proposant un procédé de réduction des émissions d'oxydes de soufre qui permet une augmentation du rendement de désulfuration tout en réduisant la quantité nécessaire d'agent désulfurant et15 donc de résidus solides en résultant et sans augmenter les émissions d'oxydes d'azote par effet catalytique, tout en permettant de faire fonctionner le lit fluidisé à une température plus élevée afin de réduire les émissions de protoxyde d'azote.20 Le brevet japonais N 060-71025 déposé le 23 septembre 1983 décrit un procédé de désulfuration des fumées d'un foyer de lit fluidisé dense comprenant une étape d'aspersion des fumées avec de l'eau pour humidifier les gaz, le dioxyde de soufre des gaz réagissant avec un agent de désulfuration25 contenu dans les gaz et ensuite la récupération de l'agent et des produits de désulfuration en introduisant les gaz dans un dépoussiéreur. The invention solves these problems by providing a method of reducing sulfur oxide emissions allowing increased desulfurization efficiency while reducing the required amount of desulfurizing agent and15 so solid residues resulting therefrom and without increasing emissions the nitrogen oxides by catalytic effect, while allowing to operate the fluidized bed at a higher temperature in order to reduce nitrous oxide emissions azote.20 Japanese patent No. 060-71025 filed September 23, 1983 discloses a method FGD a dense fluidized bed heater comprising a spray step of the fumes with water for humidifying the gas, the sulfur dioxide gas reactive with an agent désulfuration25 contained in the gas and then recovering agent and desulfurization products by introducing the gas in a precipitator. L'invention perfectionne ce procédé en l'adaptant à un lit fluidisé circulant et de plus intègre l'oxydation des The invention improves this process by adapting a circulating fluidized bed and further integrates the oxidation of
sulfites contenus dans les produits de désulfuration. sulphites contained in the desulfurization products.
Pour ce faire, en aval de ladite chaudière de récupération et en amont du dépoussiéreur, les fumées sont désulfurées par voie semi-humide dans une enceinte de réaction équipée d'une35 injection d'eau, et To do this, downstream from said recovery boiler and upstream of the precipitator, the flue gases are desulphurized by semi-wet process in a reaction vessel equipped with water injection une35, and
en aval dudit dépoussiéreur, les produits de désulfuration obtenus sont oxydés thermiquement. downstream from said dust collector, the desulphurisation products obtained are thermally oxidized.
Selon un mode de réalisation préféré, lesdits produits de désulfuration sont oxydés par mélange à des solides en circulation extraits du foyer du lit fluidisé dans un réacteur. According to a preferred embodiment, said desulphurisation products are oxidized by mixing with circulating solids extracted from the fluidized bed hearth in a reactor.
De préférence, le réacteur est un refroidisseur de cendres installé, de façon connue, en partie basse du foyer. Preferably the reactor is an ash cooler installed in a known manner, in the lower part of the fireplace.
Si besoin est, une injection complémentaire d'agent désulfurant est réalisée dans ladite enceinte de réaction ou en amont de ladite enceinte de réaction et ledit agent désulfurant complémentaire est, de préférence, de la chaux. If necessary, an additional injection desulfurizing agent is made in said reaction chamber or upstream of said reaction chamber and said additional desulphurising agent is preferably lime. Cette chaux peut être sous forme pulvérulente ou du lait de chaux dont on peut éventuellement contrôler la The lime may be in powder form or milk of lime which may optionally control
L'invention concerne également un procédé de réduction des émissions de protoxyde d'azote consistant à augmenter la The invention also relates to a method of reducing nitrogen oxide emissions of increasing the
température dans le foyer et à appliquer le procédé tel que décrit précédemment, et une installation pour la mise en20 oeuvre du procédé. temperature in the furnace and applying the method as described above, and a plant for carrying out the method EN20.
L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide d'un dessin ne représentant qu'un mode de réalisation préféré de l'invention. The invention is described below in more detail using a drawing showing a preferred embodiment of the invention. La figure unique est une vue schématique d'une The sole figure is a schematic view of a
installation pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. installation for carrying out the method according to the invention.
Un foyer 1 de lit fluidisé circulant alimenté en combustible est relié à sa partie haute à un cyclone 12 A A furnace 1 of the circulating fluidized bed supplied with fuel is connected to its upper part to a cyclone 12 A
la base du cyclone 12 les solides sont réinjectés dans le30 foyer 1 Les gaz partiellement dépoussiérés sortant du cyclone 12 passent dans une chaudière de récupération 3. the base of the cyclone 12 the solids are re-injected into LE30 hearth 1 partially dedusted gases leaving the cyclone 12 pass through a waste heat boiler 3.
Pour traiter les émissions d'oxydes de soufre, un agent désulfurant, de préférence du calcaire, est injecté en 2 dans le foyer 1.35 Ce procédé de désulfuration connu constitue la première étape du procédé conforme à l'invention. To treat sulfur oxides, a desulphurising agent, preferably limestone, is injected into 2 1.35 home This known desulfurization process is the first step of the process according to the invention.
Le procédé selon l'invention comporte les étapes supplémentaires suivantes: en aval de ladite chaudière de récupération 3, les fumées sont désulfurées par voie semi-humide dans une enceinte de réaction 4 équipée d'un injection d'eau 5 et éventuellement d'une injection complémentaire d'agent désulfurant 6, par exemple de la chaux, en aval de ladite enceinte de réaction 5, les produits de désulfuration sont recueillis à la base d'un dépoussiéreur 7, de préférence du type à manches ou électrostatique, The process according to the invention comprises the further steps of: downstream from said recovery boiler 3, the flue gases are desulphurized by semi-wet process in a reaction vessel 4 provided with a water injection 5 and optionally a additional injection of desulfurizing agent 6, for example lime, downstream of said reaction chamber 5, the desulfurization products are collected at the base of a dust collector 7, preferably of the sleeve type or electrostatic,
en aval dudit dépoussiéreur 7, les produits de désulfuration sont oxydés thermiquement. downstream from said dust collector 7, the desulphurisation products are thermally oxidized.
Plus précisément, lesdits produits de désulfuration sont oxydés par mélange à des solides en circulation extraits en 10 du foyer 1 dans un réacteur 9, de préférence le refroidisseur de cendres installé, de façon connue, en partie basse du foyer 1. Les fumées qui pénètrent dans l'enceinte 4 sont chargées en cendres volantes et notamment en chaux excédentaire qui n'a pas réagi dans le foyer 1 L'injection d'eau 5 dans l'enceinte 4 permet d'abaisser la température des fumées au voisinage de la température de saturation et produit une réactivation de la chaux permettant un25 complément de désulfuration significatif selon les réactions simplifiées suivantes: Ca O + H 20 > Ca(OH)2 Ca(OH)2 + 502 > Ca SO 3 + H 20 More specifically, said desulphurisation products are oxidized by mixing with circulating solids extracted in 10 of the hearth 1 into a reactor 9, preferably the ash cooler installed in a known manner, in the lower part of the hearth 1. The fumes entering in the chamber 4 are loaded fly ash and lime including excess unreacted in the home 1 water injection 5 in the chamber 4 lowers the flue gas temperature to the temperature neighborhood saturation and produces a reactivation of the lime allowing un25 significant desulfurization supplement according to the following simplified reaction: CaO + H20> Ca (OH) 2 Ca (OH) 2 + 502> Ca SO 3 + H 20
Ca(OH)2 + 502 + 1/2 02 > Ca So 4 + H 20. Ca (OH) 2 + 502 + 1/2 02> CaSO 4 + H 20.
Les émissions de composés halogénés tels que HC 1 et HF sont également très sensiblement réduites selon les réactions simplifiées suivantes: Ca(OH)2 + HC 1 > Ca C 12 + H 20 Emissions of halogen compounds such as HC 1 and HF are also significantly reduced according to the following simplified reaction: Ca (OH) 2 + HC 1> Ca + C 12 H 20
Ca(OH)2 + HF > Ca F 2 + H 20. Ca (OH) 2 + HF> Ca F 2 + H 20.
Lorsque les fumées pénétrant dans l'enceinte 4 ne contiennent pas une quantité suffisante de chaux, il est possible d'injecter en 6 dans l'enceinte 4 ou en amont de When the smoke entering the chamber 4 do not contain a sufficient amount of lime, it is possible to inject into 6 in the enclosure 4 or upstream of
celle-ci un complément de chaux vive ou éteinte Ca O ou Ca(OH)2 Cette chaux peut être sous forme pulvérulente ou sous forme de suspension aqueuse qui peut être injectée 5 après avoir été portée à une température contrôlée, afin d'améliorer les mécanismes physico- chimiques. thereof a quicklime or slaked complement CaO or Ca (OH) 2 The lime may be in powder form or as an aqueous suspension which may be injected 5 after being heated to a controlled temperature, in order to improve physicochemical mechanisms.
L'oxydation thermique des résidus recueillis en 8 permet de transformer le sulfite de calcium en sulfate de calcium afin de valoriser ou de mettre en décharge plus10 facilement les résidus Pour être efficace cette oxydation doit se dérouler en milieu oxydant à une température de préférence supérieure à 4000 C Avantageusement, la chaleur nécessaire est apportée par une extraction 10 des solides du foyer 1.15 Les résidus recueillis en 8 qui sont à une température de 50 à 800 C sont donc mélangés dans le réacteur 9 avec des solides à environ 850 'C prélevés dans le foyer en 10 le débit de solides prélevés en 10 est ajusté de manière à obtenir la température nécessaire à l'oxydation De façon à20 maintenir un fonctionnement correct du lit' fluidisé, un retour de solides il est installé à partir du réacteur 9 vers le foyer 1. Ce réacteur 9 peut être conçu selon différents arrangements dépendant du degré de tri granulométrique entre les différents Thermal oxidation residues collected 8 allows conversion of the calcium sulfite to calcium sulfate in order to develop or be dumped easily Plus10 residues To be effective this oxidation must be conducted in an oxidizing environment at a temperature preferably above 4000 C. Advantageously, the necessary heat is provided by extracting 10 solid household 1.15 residues collected 8 which are at a temperature of 50 to 800 C are thus mixed in the reactor 9 with solid to about 850 ° C taken from the hearth 10 in the solid flow taken in 10 is adjusted so as to obtain the temperature required for oxidation in order A20 maintain proper operation of the bed fluidized, a solids return it is installed from the reactor 9 to the hearth 1. This reactor 9 may be designed in various arrangements depending on the degree of grain sorting between solides qui sont introduits Le réacteur 9 est de préférence le refroidisseur de cendres habituellement installé en partie basse du foyer 1, pour extraire des cendres du foyer de façon à maintenir constant l'inventaire des solides dans le foyer 1.30 Ce procédé permet de réduire la quantité d'agent désulfurant et donc de résidus solides en utilisant de façon optimale l'agent désulfurant, ce qui peut être approprié dans le cas de mesures réglementaires sévères. solids which are introduced The reactor 9 is preferably the ash cooler typically installed in the lower part of the hearth 1, for extracting the ashes so home to maintain a constant inventory of the solids in the home 1.30 This method reduces the amount of desulfurizer and therefore agent of solid residues in optimally utilizing the desulfurizing agent, which may be appropriate in the case of severe regulatory measures. Il permet d'accroître bien au-delà de 95 % le rendement global de désulfuration, sans augmenter trop fortement le débit d'agent désulfurant dans le lit fluidisé et donc sans risque d'augmenter les émissions d'oxydes d'azote par effet catalytique, ce qui peut être approprié dans le cas de réglementations très sévères. It increases beyond 95% overall efficiency desulphurization without increasing too much the agent flow in the fluidized bed desulfurizer and therefore no risk of increased emissions of nitrogen oxides by catalytic effect this may be appropriate in the case of very stringent regulations. Si l'on souhaite réduire les émissions de protoxyde d'azote, le procédé permet de faire fonctionner le lit fluidisé à une température plus élevée qu'usuellement La If it is desired to reduce emissions of nitrous oxide, the method enables to operate the fluidized bed at a higher temperature The qu'usuellement
baisse d'efficacité de désulfuration qui en résulte dans le foyer à lit fluidisé 1 est alors compensée par la désulfuration qui se produit dans l'enceinte 4 à injection10 d'eau. desulfurization efficiency decrease resulting in the fluidized bed furnace 1 is then compensated by the desulfurization happens in the chamber 4 to injection10 water.
1) Procédé de réduction des émissions d'oxydes de soufre dans une installation de combustion à lit fluidisé circulant, comportant un foyer ( 1) dont les poussières sont récupérées au moins partiellement par un cyclone ( 12), les gaz partiellement dépoussiérés sortant de ce cyclone ( 12) passant dans une chaudière de récupération ( 3), puis dans un dépoussiéreur ( 7), et selon lequel un agent désulfurant est10 introduit dans le foyer ( 1), procédé caractérisé en ce que en aval de ladite chaudière de récupération ( 3) et en amont du dépoussiéreur ( 7), les fumées sont désulfurées par voie semi-humide dans une enceinte de réaction ( 4) équipée d'une injection d'eau ( 5), et 1) A method for reducing sulfur oxides emissions in a combustion plant circulating fluidized bed reactor comprising a furnace (1) which the dust is recovered at least in part by a cyclone (12), partially dedusted gases leaving this cyclone (12) passing through a recovery boiler (3) and then into a dust collector (7), and wherein an agent desulfurizing est10 introduced into the furnace (1), characterized in that downstream from said recovery boiler ( 3) and upstream of the dust collector (7), the flue gases are desulphurized by semi-wet process in a reaction vessel (4) equipped with an injection of water (5), and
en aval dudit dépoussiéreur ( 7), les produits de désulfuration obtenus sont oxydés thermiquement. downstream from said dust collector (7), desulphurization products obtained are thermally oxidized.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits produits de désulfuration sont oxydés par 2) Process according to claim 1, characterized in that the said desulphurisation products are oxidized by
mélange à des solides en circulation extraits du foyer ( 1)20 du lit fluidisé dans un réacteur ( 9). mixture of circulating solids extracted from the furnace (1) 20 of the fluidized bed in a reactor (9).
3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réacteur ( 9) est un refroidisseur de cendres installé, de façon connue, en partie basse du foyer ( 1). 3) Method according to claim 2, characterized in that the reactor (9) is an ash cooler installed in a known manner, in the lower part of the hearth (1). 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 4) Process according to claim 1, characterized in that
qu'une injection complémentaire d'agent désulfurant est réalisée dans ladite enceinte de réaction ( 4). a supplementary injection of desulfurizing agent is carried out in said reaction vessel (4).
) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une injection complémentaire d'agent désulfurant est réalisée en amont ladite enceinte de réaction ( 4).30 6) Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit agent désulfurant complémentaire est de la chaux injectée sous forme pulvérulente. ) The method of claim 1, characterized in that an additional desulfurizing agent injection is carried out upstream of said reaction vessel (4) .30 6) A method according to claim 4 or 5, characterized in that said additional desulphurising agent is the powder form injected lime. 7) Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit agent désulfurant complémentaire est un lait 7) A method according to claim 4 or 5, characterized in that said additional desulphurising agent is a milk
de chaux. lime.
8) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit lait de chaux est injecté après avoir été porté à 8) Method according to claim 7, characterized in that said lime slurry is injected after being brought to
une température contrôlée. a controlled temperature.
9) Procédé de réduction des émissions de protoxyde d'azote consistant à augmenter la température dans le foyer 9) A method of reducing nitrogen oxide emissions of increasing the temperature in the fire
( 1) et à appliquer le procédé selon l'une des revendications (1) and applying the method according to one of claims
1 à 8. 1 to 8.
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