Việc đốt than trong các nhà máy điện tạo ra chất thải rắn, chẳng hạn như tro đáy và tro bay, và khí thải được thải ra khí quyển. Nhiều nhà máy được yêu cầu loại bỏ khí thải SOx khỏi khí thải bằng hệ thống khử lưu huỳnh khí thải (FGD). Ba công nghệ FGD hàng đầu được sử dụng ở Mỹ là lọc ướt (85% số lượng lắp đặt), lọc khô (12%) và phun chất hấp phụ khô (3%). Hệ thống lọc ướt thường loại bỏ hơn 90% SOx, so với hệ thống lọc khô chỉ loại bỏ 80%. Bài viết này trình bày các công nghệ tiên tiến nhất để xử lý nước thải được tạo ra từ quá trình lọc ướt.Hệ thống FGD.
Những kiến thức cơ bản về hệ thống khử lưu huỳnh khí thải ướt (Wet FGD)
Các công nghệ khử lưu huỳnh khí thải ướt (Wet FGD) đều có điểm chung là phần phản ứng dạng bùn và phần tách nước chất rắn. Nhiều loại thiết bị hấp thụ khác nhau đã được sử dụng, bao gồm tháp hấp thụ dạng tấm và dạng khay, thiết bị rửa khí kiểu Venturi và thiết bị rửa khí dạng phun trong phần phản ứng. Các thiết bị hấp thụ trung hòa khí axit bằng hỗn hợp bùn kiềm gồm vôi, natri hydroxit hoặc đá vôi. Vì một số lý do kinh tế, các thiết bị rửa khí thế hệ mới thường sử dụng bùn đá vôi.
Khi đá vôi phản ứng với SOx trong điều kiện khử của thiết bị hấp thụ, SO2 (thành phần chính của SOx) được chuyển hóa thành sunfit, tạo ra hỗn hợp bùn giàu canxi sunfit. Các hệ thống khử sunfit khí thải (FGD) đời đầu (được gọi là hệ thống oxy hóa tự nhiên hoặc oxy hóa ức chế) tạo ra sản phẩm phụ là canxi sunfit. Các hệ thống mới hơn...Hệ thống FGDSử dụng lò phản ứng oxy hóa trong đó hỗn hợp canxi sunfit được chuyển hóa thành canxi sunfat (thạch cao); những hệ thống này được gọi là hệ thống khử lưu huỳnh khí thải bằng oxy hóa cưỡng bức đá vôi (LSFO FGD).
Các hệ thống khử lưu huỳnh khí thải LSFO 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 dạng tia. Trong mỗi hệ thống, khí được hấp thụ trong hỗn hợp đá vôi dưới điều kiện thiếu oxy; hỗn hợp sau đó đi vào lò phản ứng hiếu khí hoặc vùng phản ứng, nơi sunfit được chuyển hóa thành sunfat và thạch cao kết tủa. Thời gian lưu giữ thủy lực trong lò phản ứng oxy hóa khoảng 20 phút.
1. Hệ thống khử lưu huỳnh khí thải (FGD) bằng cột phun oxy hóa cưỡng bức đá vôi (LSFO). Trong thiết bị lọc LSFO, bùn được đưa vào lò phản ứng, nơi không khí được thêm vào để oxy hóa cưỡng bức sunfit thành sunfat. Quá trình oxy hóa này dường như chuyển đổi selenit thành selenat, dẫn đến khó khăn trong 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 các hạt thạch cao mịn và thô, tro bay và vật liệu trơ được đưa vào cùng với đá vôi. Khi hàm lượng 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 khử nước để tách thạch cao và các chất rắn khác khỏi nước xả (Hình 2).
2. Hệ thống tách nước thạch cao bằng phương pháp xả FGD. Trong một hệ thống tách nước thạch cao điển hình, các hạt trong nước xả được phân loại, hoặc tách ra, thành các phần thô và mịn. Các hạt mịn được tách ra trong dòng tràn từ thiết bị thủy lực để tạo ra dòng chảy đáy chủ yếu bao gồm các tinh thể thạch cao lớn (có thể bán được) có thể được tách nước đến độ ẩm thấp bằng hệ thống tách nước bằng băng tải chân không. Nguồn: CH2M HILL
Một số hệ thống FGD sử dụng bể làm đặc bằng trọng lực hoặc ao lắng để phân loại chất rắn và tách nước, một số khác sử dụng máy ly tâm hoặc hệ thống tách nước bằng trống chân không quay, nhưng hầu hết các hệ thống mới đều sử dụng hydroclone và băng tải chân không. Một số hệ thống có thể sử dụng hai hydroclone mắc nối tiếp để tăng khả năng loại bỏ chất rắn trong hệ thống tách nước. Một phần nước tràn từ hydroclone có thể được đưa trở lại hệ thống FGD để giảm lưu lượng nước thải.
Quá trình súc rửa cũng có thể được tiến hành khi có sự tích tụ clorua trong bùn FGD, điều này là cần thiết do những hạn chế đặt ra bởi khả năng chống ăn mòn của vật liệu cấu tạo 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 thiết bị lọc khí và hệ thống tách nước thạch cao được sử dụng. Than thải ra các khí có tính axit — như clorua, florua và sulfat — cũng như các kim loại dễ bay hơi, bao gồm asen, thủy ngân, selen, boron, cadmi và kẽm. Đá vôi thải ra sắt và nhôm (từ khoáng chất sét) vào nước thải FGD. Đá vôi thường được nghiền trong máy nghiền bi ướt, và sự xói mòn và ăn mòn của các viên bi góp phần làm tăng lượng sắt trong bùn đá vôi. Đất sét có xu hướng thải ra các hạt mịn trơ, đây là một trong những lý do khiến nước thải được thải ra từ thiết bị lọc khí.
Từ: Thomas E. Higgins, Tiến sĩ, Kỹ sư chuyên nghiệp; A. Thomas Sandy, Kỹ sư chuyên nghiệp; và Silas W. Givens, Kỹ sư chuyên nghiệp.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
Thời gian đăng bài: 04/08/2018