Pilotní multifunkční filtrační jednotka pro čištění spalin

Multifunctional filtration pilot unit for flue gas cleaning

poloprovoz

Kombinované experimentální zařízení bylo vyvinuto pro ověřování technologií čištění spalin v procesním a chemickém průmyslu. Jedná se především o tyto technologie čištění spalin: filtrace/katalytická filtrace tuhých znečišťujících látek a PCDD/F, suchá vypírka spalin – tj. reakce SO2, HCl a HF s dávkovaným sorbentem tvořeným bikarbonátem sodným (NaHCO3), adsorpce VOC, těžkých kovů a PCDD/F na vrstvě aktivního uhlí a selektivní katalytická redukce NOX (SCR). Vyvinuté experimentální zařízení je dimenzováno pro zpracování 1000 m3/h odpadního plynu (spalin) při max. teplotě 250C a je možné ho napojit na technologii s podtlakem přibližně 10 kPa. Maximální zpracovávané obsahy znečišťujících látek: tuhé znečišťujícíc látky – 2 g/mN3, VOC – 500 mg/mN3, SO2 – 2000 mg/mN3, HCl – mg/mN3 and HF – mg/mN3. Konstrukce tohoto vyvíjeného experimentálního zařízení je specifická z mnoha hledisek. Nejdůležitější specifikum je možnost převozu experimentálního zařízení a jeho instalace přímo v průmyslu. Z tohoto důvodu je celá experimentální jednotka autonomním celkem a je vyjma připojení k elektrické síti (400V/63A) a běžnému rozvodu vody zcela soběstačná. Z konstrukčního hlediska je celé experimentální zařízení rozděleno na filtr, vyměnitelné postranní moduly a pohonný modul. Filtr obsahuje 15 membránových filtračních rukávců o průměru 152 mm a délce 2500 mm. Regenerace filtračních rukávců bude prováděna pomocí pulsního čištění tlakovým vzduchem. Při návrhu konstrukce filtru se především vycházelo z potřebné filtrační plochy. Pro zpracování reálného průtoku 1000 m3/h. a zvoleném zatížení 55 m/h vychází filtrační plocha přibližně 18,2m2. Z této filtrační plochy se pak vycházelo pro navržení počtu a rozměrů filtračních rukávců. Ze strany filtru jsou umístěny dva vyměnitelné moduly. Tyto moduly mohou být uzpůsobeny buď pro proces adsorpčního čištění odpadních plynů pomocí aktivního uhlí nebo v nich může být umístěn popřípadě i katalyzátor sloužící k selektivní katalytické redukci NOX. Při návrhu konstrukce adsorpčních modulů, se vycházelo z průtočné rychlosti, ta by se měla pohybovat od 0,1 do 0,5 m/s pro aktivní uhlí s výškou vrstvy 0,5 m. Pro námi požadovanou výšku vrstvy aktivního uhlí 0,25 m byla zvolena nejnižší hodnota 0,1 m/s (menší výška byla uvažována z důvodu kompaktnosti celého experimentálního zařízení. Adsorpční plocha pak vychází 2,8 m2, po navržení konstrukce adsorpčního modulu pak byla zvětšena na 3,5 m2. Poslední částí celého experimentálního zařízení je tzv. pohonný modul, který obstarává dopravu odpadního plynu a tlakového vzduchu pro pulsní regeneraci filtračních rukávců. Modul dále obsahuje dávkovací zařízení sorbentu (zejména bikarbonátu sodného), popřípadě může být doplněno i o dávkovací zařízení kapalin (dávkování NH2-X sloučenin).

Combined experimental equipment has been developed to verify the technology for cleaning of flue gases in chemical and process industry, mainly the following processes of flue gases cleaning: filtration/catalytic filtration of solid particulates and PCDD/F, dry cleaning of flue gases – i.e. reaction of SO2, HCl and HF with injected adsorbent NaHCO3, adsorption of VOC, heavy metals and PCDD/F on a layer of active carbon and selective catalytic reduction NOX (SCR). Developed experimental equipment is designed for a process with capacity of 1000 m3/h of waste gas (flue gas) at max. temperature of 250C and will be connected to a process with a underpressure of about 10 kPa. Maximum processed levels of pollutants are as follows: solid particulates – 2 g/mN3, VOC – 500 mg/mN3, SO2 – 2,000 mg/mN3, HCl – 1,000 mg/mN3 and HF – 50 mg/mN3. Design of this experimental equipment is rather specific. The most important feature is its mobility and its installation directly at industrial plants. For this reason, it is a stand alone equipment and apart from connection to the power line (400V/63A) and standard mains of water, it is completely self-sufficient. From a design point of view, the experimental equipment has been divided into filter, replaceable side modules and drive unit. Filter contains 15 filter bags with a diameter of 152 mm and is 2,500 mm long. The pulse-jet cleaning with pressure air is used for a regeneration of the filter bags. The equipment was designed on the base of required filtration area. For processing of gas with real flow rate of 1000 m3/h and selected air-to-cloth ratio of 55 m/hr is required filtration area about 18.2 m2. This value was used for proposing of number and dimensions of the filter bags. Two replaceable modules are placed on each side of the filter. These modules can be adapted for adsorption process of waste gas, or for storage of a catalyst for selective catalytic reduction NOX (SCR). The dimensions of adsorption modules were proposed on the base of superficial velocity, which should range between 0.1 m/s and 0.5 m/s for layer of activated carbon (AC) with height of 0.5 m. We decided for layer of AC with height of only 0.25 m and therefore the lowest value of recommended superficial velocity was used. (The reason for lower height of layer came from the requirement of compatibility of the whole equipment). For these conditions the value of adsorption area of 3.5 m2 was calculated. The last part of the experimental equipment is so-called drive unit, which will supply transport of waste gas and pressure gas for pulse-jet regeneration of filter bags. This module also contains adsorbent injection system (especially for sodium bicarbonate), and can also be further equipped with a liquid injection system (injection of NH2-X compounds).

31.03.2008

VUT-FSI, ÚPEI