أنظمة وفوهات إزالة الكبريت من غاز المداخن

ينتج عن احتراق الفحم في مرافق توليد الطاقة نفايات صلبة، مثل الرماد السفلي والمتطاير، وغاز المداخن المنبعث إلى الغلاف الجوي. مطلوب من العديد من المصانع إزالة انبعاثات أكاسيد الكبريت من غاز المداخن باستخدام أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن (FGD). التقنيات الثلاثة الرائدة لإزالة الكبريت من الكبريت المستخدمة في الولايات المتحدة هي الغسل الرطب (85% من المنشآت)، والغسل الجاف (12%)، والحقن الجاف للمواد الماصة (3%). تقوم أجهزة الغسل الرطب عادة بإزالة أكثر من 90% من أكاسيد الكبريت، مقارنة بأجهزة الغسل الجافة التي تزيل 80%. تعرض هذه المقالة أحدث التقنيات لمعالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن الرطوبةأنظمة مجموعة التركيز.

أساسيات مجموعة التركيز الرطبة

تشترك تقنيات إزالة الكبريت من غاز المداخن في قسم مفاعل الملاط وقسم نزح المياه من المواد الصلبة. تم استخدام أنواع مختلفة من أجهزة الامتصاص، بما في ذلك الأبراج المعبأة والمعبأة، وأجهزة تنقية الغاز الفنتوري، وأجهزة غسل الغاز بالرش في قسم المفاعل. تقوم الماصات بتحييد الغازات الحمضية باستخدام ملاط ​​قلوي من الجير أو هيدروكسيد الصوديوم أو الحجر الجيري. ولعدد من الأسباب الاقتصادية، تميل أجهزة غسل الغاز الأحدث إلى استخدام ملاط ​​الحجر الجيري.

عندما يتفاعل الحجر الجيري مع أكاسيد الكبريت في ظروف الاختزال للامتصاص، يتم تحويل ثاني أكسيد الكبريت (المكون الرئيسي لأكسيد الكبريت) إلى كبريتيت، ويتم إنتاج ملاط ​​غني بكبريتات الكالسيوم. أنتجت أنظمة FGD السابقة (المشار إليها بالأكسدة الطبيعية أو أنظمة الأكسدة المثبطة) منتجًا ثانويًا لكبريتات الكالسيوم. أحدثأنظمة مجموعة التركيزاستخدام مفاعل أكسدة يتم فيه تحويل ملاط ​​كبريتيت الكالسيوم إلى كبريتات الكالسيوم (الجبس)؛ ويشار إليها باسم أنظمة الأكسدة القسرية للحجر الجيري (LSFO) FGD.

تستخدم أنظمة LSFO FGD النموذجية الحديثة إما جهاز امتصاص برج الرش مع مفاعل أكسدة متكامل في القاعدة (الشكل 1) أو نظام الفقاعات النفاثة. وفي كل منها، يتم امتصاص الغاز في ملاط ​​من الحجر الجيري تحت ظروف نقص الأكسجين؛ ثم يمر الملاط إلى مفاعل هوائي أو منطقة تفاعل، حيث يتم تحويل الكبريتيت إلى كبريتات، ويترسب الجبس. تبلغ مدة الاحتجاز الهيدروليكي في مفاعل الأكسدة حوالي 20 دقيقة.

1. رش عمود الحجر الجيري بنظام الأكسدة القسرية (LSFO) FGD. في ملاط ​​جهاز الغسيل LSFO، يمر إلى مفاعل، حيث يضاف الهواء لإجبار أكسدة الكبريتيت إلى كبريتات. ويبدو أن هذه الأكسدة تحول السيلينيت إلى سيلينات، مما يؤدي إلى صعوبات في العلاج لاحقًا. المصدر: CH2M هيل

تعمل هذه الأنظمة عادة مع المواد الصلبة العالقة بنسبة 14% إلى 18%. تتكون المواد الصلبة العالقة من مواد صلبة جبسية ناعمة وخشنة، ورماد متطاير، ومواد خاملة يتم إدخالها مع الحجر الجيري. عندما تصل المواد الصلبة إلى الحد الأعلى، يتم تطهير الملاط. تستخدم معظم أنظمة LSFO FGD فصل المواد الصلبة الميكانيكية وأنظمة نزح المياه لفصل الجبس والمواد الصلبة الأخرى عن مياه التطهير (الشكل 2).

2. نظام نزح المياه من الجبس FGD. في نظام نزح الماء الجبس النموذجي، يتم تصنيف الجزيئات الموجودة في عملية التطهير، أو فصلها، إلى أجزاء خشنة ودقيقة. يتم فصل الجسيمات الدقيقة في الفائض عن الهيدروكلون لإنتاج تدفق سفلي يتكون في الغالب من بلورات جبس كبيرة (للبيع المحتمل) يمكن نزع الماء منها إلى محتوى رطوبة منخفض باستخدام نظام نزح الماء بالحزام الفراغي. المصدر: CH2M هيل

تستخدم بعض أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن مكثفات الجاذبية أو أحواض الترسيب لتصنيف المواد الصلبة ونزح المياه، وبعضها يستخدم أجهزة الطرد المركزي أو أنظمة نزح المياه ذات الأسطوانات المفرغة الدوارة، لكن معظم الأنظمة الجديدة تستخدم الهيدروكلونات والأحزمة المفرغة. قد يستخدم البعض اثنين من الهيدروكلونات على التوالي لزيادة إزالة المواد الصلبة في نظام نزح المياه. يمكن إرجاع جزء من فائض الهيدروكلون إلى نظام FGD لتقليل تدفق مياه الصرف الصحي.

يمكن أيضًا بدء التطهير عندما يكون هناك تراكم للكلوريدات في ملاط ​​إزالة الكبريت من غاز الكبريت، وهو ما يستلزمه الحدود التي تفرضها مقاومة التآكل لمواد البناء الخاصة بنظام إزالة الكبريت من الكبريت.

خصائص مياه الصرف الصحي FGD

تؤثر العديد من المتغيرات على تكوين مياه الصرف الصحي في عملية إزالة الكبريت من غاز المداخن، مثل تكوين الفحم والحجر الجيري، ونوع جهاز الغسيل، ونظام نزح المياه من الجبس المستخدم. يساهم الفحم بالغازات الحمضية - مثل الكلوريدات والفلوريدات والكبريتات - بالإضافة إلى المعادن المتطايرة، بما في ذلك الزرنيخ والزئبق والسيلينيوم والبورون والكادميوم والزنك. ويساهم الحجر الجيري بالحديد والألمنيوم (من معادن الطين) في مياه الصرف الصحي الخاصة بعملية إزالة الكبريت من غاز المداخن. عادة ما يتم سحق الحجر الجيري في مطحنة الكرات الرطبة، ويساهم تآكل وتآكل الكرات في تكوين الحديد في ملاط ​​الحجر الجيري. يميل الطين إلى المساهمة في الدقائق الخاملة، وهو أحد أسباب تطهير مياه الصرف الصحي من جهاز الغسيل.

من: توماس إي. هيغينز، دكتوراه، PE؛ أ. توماس ساندي، PE؛ وسيلاس دبليو جيفنز، PE.

بريد إلكتروني:[البريد الإلكتروني محمي]