Quá trình đốt than trong các nhà máy phát điện tạo ra chất thải rắn, chẳng hạn như tro đáy lò và tro bay, và khí thải thải ra khí quyển. Nhiều nhà máy được yêu cầu loại bỏ khí thải SOx từ khí thải bằng hệ thống khử lưu huỳnh khí thải (FGD). Ba công nghệ FGD hàng đầu được sử dụng tại Hoa Kỳ là lọc ướt (85% số cơ sở), lọc khô (12%) và phun chất hấp thụ khô (3%). Máy lọc ướt thường loại bỏ hơn 90% lượng SOx, trong khi máy lọc khô chỉ loại bỏ được 80%. Bài viết này giới thiệu các công nghệ tiên tiến nhất để xử lý nước thải phát sinh từ quá trình lọc ướt.Hệ thống FGD.
Cơ bản về FGD ướt
Công nghệ FGD ướt có điểm chung là một bộ phận lò phản ứng bùn và một bộ phận tách nước rắn. Nhiều loại chất hấp thụ đã được sử dụng trong bộ phận lò phản ứng, bao gồm tháp đệm và tháp khay, bộ lọc Venturi và bộ lọc phun. Các chất hấp thụ trung hòa khí axit bằng bùn kiềm gồm vôi, natri hydroxit hoặc đá vôi. Vì một số lý do kinh tế, các bộ lọc mới hơn có xu hướng sử dụng bùn đá vôi.
Khi đá vôi phản ứng với SOx trong điều kiện khử của chất hấp thụ, SO2 (thành phần chính của SOx) được chuyển hóa thành sunfit, và tạo ra một hỗn hợp giàu canxi sunfit. Các hệ thống FGD trước đây (được gọi là hệ thống oxy hóa tự nhiên hoặc hệ thống oxy hóa bị ức chế) tạo ra sản phẩm phụ là canxi sunfit. Mới hơnHệ thống FGDsử dụng lò phản ứng oxy hóa trong đó bùn canxi sunfit được chuyển đổi thành canxi sunfat (thạch cao); chúng được gọi là hệ thống FGD oxy hóa cưỡng bức đá vôi (LSFO).
Các hệ thống LSFO FGD hiện đại điển hình sử dụng tháp hấp thụ phun với lò phản ứng oxy hóa tích hợp ở đáy (Hình 1) hoặc hệ thống sục khí. Trong mỗi hệ thống, khí được hấp thụ trong bùn đá vôi trong điều kiện thiếu oxy; bùn sau đó được chuyển đến lò phản ứng hiếu khí hoặc vùng phản ứng, tại đây sunfit được chuyển hóa thành sunfat và thạch cao kết tủa. Thời gian lưu thủy lực trong lò phản ứng oxy hóa là khoảng 20 phút.
1. Hệ thống FGD oxy hóa cưỡng bức đá vôi cột phun (LSFO). Trong hệ thống lọc LSFO, bùn được dẫn đến lò phản ứng, tại đây không khí được bổ sung để oxy hóa sunfit thành sunfat. Quá trình oxy hóa này dường như chuyển selenit thành selenat, gây khó khăn cho việc xử lý sau này. Nguồn: CH2M HILL
Các hệ thống này thường hoạt động với hàm lượng chất rắn lơ lửng từ 14% đến 18%. Chất rắn lơ lửng bao gồm thạch cao mịn và thô, tro bay và vật liệu trơ được đưa vào cùng với đá vôi. Khi chất rắn đạt đến giới hạn trên, bùn sẽ được xả ra. Hầu hết các hệ thống LSFO FGD sử dụng hệ thống tách chất rắn cơ học và hệ thống tách nước để tách thạch cao và các chất rắn khác khỏi nước xả (Hình 2).
2. Hệ thống tách nước thạch cao FGD. Trong một hệ thống tách nước thạch cao thông thường, các hạt trong quá trình tách được phân loại hoặc tách thành các phần thô và mịn. Các hạt mịn được tách ra trong dòng chảy tràn từ hydroclone để tạo ra dòng chảy ngầm chủ yếu bao gồm các tinh thể thạch cao lớn (để bán) có thể được tách nước đến độ ẩm thấp bằng hệ thống tách nước băng tải chân không. Nguồn: CH2M HILL
Một số hệ thống FGD sử dụng máy cô đặc trọng lực hoặc hồ lắng để phân loại chất rắn và tách nước, một số khác sử dụng máy ly tâm hoặc hệ thống tách nước trống quay chân không, nhưng hầu hết các hệ thống mới đều sử dụng hydroclone và băng tải chân không. Một số có thể sử dụng hai hydroclone nối tiếp để tăng khả năng loại bỏ chất rắn trong hệ thống tách nước. Một phần nước tràn hydroclone có thể được trả về hệ thống FGD để giảm lưu lượng nước thải.
Quá trình thanh lọc cũng có thể được bắt đầu khi có sự tích tụ clorua trong bùn FGD, do giới hạn về khả năng chống ăn mòn của vật liệu xây dựng hệ thống FGD.
Đặc điểm nước thải FGD
Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến thành phần nước thải FGD, chẳng hạn như thành phần than và đá vôi, loại máy lọc và hệ thống tách nước thạch cao được sử dụng. Than đá tạo ra các khí có tính axit — chẳng hạn như clorua, florua và sunfat — cũng như các kim loại dễ bay hơi, bao gồm asen, thủy ngân, selen, bo, cadmium và kẽm. Đá vôi tạo ra sắt và nhôm (từ khoáng sét) trong nước thải FGD. Đá vôi thường được nghiền trong máy nghiền bi ướt, và sự xói mòn và ăn mòn của các viên bi tạo ra sắt trong bùn đá vôi. Đất sét thường tạo ra các hạt mịn trơ, đây là một trong những lý do nước thải được xả ra khỏi máy lọc.
Từ: Thomas E. Higgins, Tiến sĩ, Chuyên gia kỹ thuật; A. Thomas Sandy, Chuyên gia kỹ thuật; và Silas W. Givens, Chuyên gia kỹ thuật.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
Thời gian đăng: 04-08-2018