Mlaznica od silicijum karbida za odsumporavanje u elektrani

Mlaznice apsorbera za odsumporavanje dimnih gasova (FGD)
Uklanjanje sumpornih oksida, obično nazvanih SOx, iz izduvnih gasova upotrebom alkalnog reagensa, kao što je vlažna krečnjačka suspenzija.

Kada se fosilna goriva koriste u procesima sagorijevanja za pokretanje kotlova, peći ili druge opreme, ona mogu osloboditi SO2 ili SO3 kao dio ispušnih plinova. Ovi sumporni oksidi lako reagiraju s drugim elementima formirajući štetne spojeve poput sumporne kiseline i imaju potencijal negativno utjecati na ljudsko zdravlje i okoliš. Zbog ovih potencijalnih učinaka, kontrola ovog spoja u dimnim plinovima je ključni dio termoelektrana na ugalj i drugih industrijskih primjena.

Zbog erozije, začepljenja i nakupljanja naslaga, jedan od najpouzdanijih sistema za kontrolu ovih emisija je proces mokre desumporizacije dimnih gasova (FGD) u otvorenom tornju koji koristi krečnjak, hidratizirani kreč, morsku vodu ili drugi alkalne rastvore. Mlaznice za raspršivanje mogu efikasno i pouzdano distribuirati ove suspenzije u apsorpcijske tornjeve. Stvaranjem ujednačenih uzoraka kapljica odgovarajuće veličine, ove mlaznice mogu efikasno stvoriti površinu potrebnu za pravilnu apsorpciju, a istovremeno minimizirati unošenje rastvora za čišćenje u dimni gas.

Odabir FGD apsorpcijske mlaznice:
Važni faktori koje treba uzeti u obzir:

Gustoća i viskoznost medija za pranje
Potrebna veličina kapljice
Ispravna veličina kapljice je ključna za osiguranje odgovarajuće brzine apsorpcije.
Materijal mlaznice
Budući da je dimni plin često korozivan, a tekućina za čišćenje je često suspenzija s visokim sadržajem krutih tvari i abrazivnim svojstvima, važan je odabir odgovarajućeg materijala otpornog na koroziju i habanje.
Otpornost na začepljenje mlaznica
Budući da je tekućina za ribanje često suspenzija s visokim sadržajem čvrstih tvari, važan je odabir mlaznice s obzirom na otpornost na začepljenje.
Uzorak i položaj mlaznice
Da bi se osigurala pravilna apsorpcija, važno je potpuno pokrivanje plinskog toka bez premosnice i dovoljno vremena zadržavanja.
Veličina i tip priključka mlaznice
Potrebne brzine protoka tekućine za čišćenje
Raspoloživi pad pritiska (∆P) preko mlaznice
∆P = pritisak napajanja na ulazu mlaznice – procesni pritisak izvan mlaznice
Naši iskusni inženjeri mogu vam pomoći da odredite koja će mlaznica raditi prema vašim zahtjevima, uzimajući u obzir detalje vašeg dizajna.
Uobičajene upotrebe i industrije mlaznica za apsorpciju dimnih gasova:
Termoelektrane na ugalj i druga fosilna goriva
Rafinerije nafte
Spalionice komunalnog otpada
Cementne peći
Topionice metala

SiC tehnički list materijala

Nedostaci kreča/krečnjaka

Kao što je prikazano na Slici 1, FGD sistemi koji koriste prisilnu oksidaciju krečom/krečnjakom (LSFO) uključuju tri glavna podsistema:

• Priprema, rukovanje i skladištenje reagensa
• Apsorberska posuda
• Rukovanje otpadom i nusproizvodima

Priprema reagensa sastoji se od prenošenja usitnjenog krečnjaka (CaCO3) iz silosa za skladištenje u rezervoar sa miješanjem. Dobivena krečnjačka suspenzija se zatim pumpa u posudu za apsorber zajedno sa dimnim gasom kotla i oksidacionim vazduhom. Mlaznice za raspršivanje ispuštaju fine kapljice reagensa koje zatim teku suprotno struji od dolaznog dimnog gasa. SO2 u dimnom gasu reaguje sa reagensom bogatim kalcijumom i formira kalcijum sulfit (CaSO3) i CO2. Zrak unesen u apsorber podstiče oksidaciju CaSO3 u CaSO4 (dihidratni oblik).

Osnovne LSFO reakcije su:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Oksidirana suspenzija se skuplja na dnu apsorbera i potom se reciklira zajedno sa svježim reagensom nazad u kolektore mlaznica za raspršivanje. Dio recikliranog toka se povlači u sistem za rukovanje otpadom/nusproizvodima, koji se obično sastoji od hidrociklona, ​​bubnjastih ili trakastih filtera i rezervoara za otpadnu vodu/tekućinu sa miješanjem. Otpadna voda iz rezervoara se reciklira nazad u rezervoar za dovod krečnjačkog reagensa ili u hidrociklon gdje se višak uklanja kao efluent.

Tipična shema procesa mokrog pranja s prisilnom oksidacijom kreča/krečnjaka

Mokri LSFO sistemi obično mogu postići efikasnost uklanjanja SO2 od 95-97 posto. Međutim, postizanje nivoa iznad 97,5 posto radi ispunjavanja zahtjeva za kontrolu emisija je teško, posebno za postrojenja koja koriste ugalj s visokim sadržajem sumpora. Mogu se dodati magnezijevi katalizatori ili se krečnjak može kalcinirati do kreča veće reaktivnosti (CaO), ali takve modifikacije uključuju dodatnu opremu postrojenja i povezane troškove rada i energije. Na primjer, kalcinacija do kreča zahtijeva instalaciju zasebne peći za kreč. Također, kreč se lako taloži, što povećava potencijal za stvaranje naslaga kamenca u skruberu.

Troškovi kalcinacije u krečnoj peći mogu se smanjiti direktnim ubrizgavanjem krečnjaka u ložište kotla. Kod ovog pristupa, kreč koji se stvara u kotlu se prenosi dimnim gasom u skruber. Mogući problemi uključuju onečišćenje kotla, ometanje prijenosa topline i inaktivaciju krečnjaka zbog prekomjernog sagorijevanja u kotlu. Štaviše, kreč smanjuje temperaturu protoka rastopljenog pepela u kotlovima na ugalj, što rezultira čvrstim naslagama koje se inače ne bi pojavile.

Tečni otpad iz procesa LSFO se obično usmjerava u stabilizacijske bazene zajedno s tečnim otpadom iz drugih dijelova elektrane. Mokri tečni efluent iz FGD-a može biti zasićen sulfitnim i sulfatnim spojevima, a ekološki razlozi obično ograničavaju njegovo ispuštanje u rijeke, potoke ili druge vodotoke. Također, recikliranje otpadnih voda/tekućine natrag u skruber može dovesti do nakupljanja rastvorenih natrijumovih, kalijumovih, kalcijumovih, magnezijumovih ili hloridnih soli. Ove vrste mogu na kraju kristalizirati osim ako se ne osigura dovoljno ispuštanja kako bi se koncentracije rastvorenih soli održale ispod zasićenja. Dodatni problem je spora brzina taloženja otpadnih čvrstih materija, što rezultira potrebom za velikim stabilizacijskim bazenima velikog volumena. U tipičnim uslovima, istaloženi sloj u stabilizacijskom bazenu može sadržavati 50 posto ili više tečne faze čak i nakon nekoliko mjeseci skladištenja.

Kalcijum sulfat dobijen iz recirkulirane suspenzije apsorbera može sadržavati visok sadržaj nereagovanog krečnjaka i pepela kalcijum sulfita. Ovi zagađivači mogu spriječiti prodaju kalcijum sulfata kao sintetičkog gipsa za upotrebu u proizvodnji zidnih ploča, gipsa i cementa. Nereagovani krečnjak je dominantna nečistoća koja se nalazi u sintetičkom gipsu, a također je uobičajena nečistoća u prirodnom (iskopanom) gipsu. Iako sam krečnjak ne utiče na svojstva gotovih proizvoda od zidnih ploča, njegova abrazivna svojstva predstavljaju probleme s habanjem opreme za obradu. Kalcijum sulfit je neželjena nečistoća u svakom gipsu jer njegova fina veličina čestica stvara probleme sa kamencem i druge probleme u obradi, kao što su pranje kolača i odvodnjavanje.

Ako čvrste materije nastale u LSFO procesu nisu komercijalno tržišno dostupne kao sintetički gips, to predstavlja značajan problem odlaganja otpada. Za kotao od 1000 MW koji sagorijeva 1% sumpornog uglja, količina gipsa je približno 550 tona (kratko)/dan. Za isto postrojenje koje sagorijeva 2% sumpornog uglja, proizvodnja gipsa se povećava na približno 1100 tona/dan. Dodavanjem oko 1000 tona/dan za proizvodnju letećeg pepela, ukupna tonaža čvrstog otpada dostiže oko 1550 tona/dan za slučaj 1% sumpornog uglja i 2100 tona/dan za slučaj 2% sumpora.

Prednosti EADS-a

Dokazana tehnološka alternativa LSFO prečišćavanju zamjenjuje krečnjak amonijakom kao reagensom za uklanjanje SO2. Komponente za mljevenje, skladištenje, rukovanje i transport čvrstog reagensa u LSFO sistemu zamjenjuju se jednostavnim rezervoarima za skladištenje vodenog ili bezvodnog amonijaka. Slika 2 prikazuje shemu toka za EADS sistem koji je obezbijedio JET Inc.

Amonijak, dimni plin, oksidirajući zrak i procesna voda ulaze u apsorber koji sadrži više nivoa mlaznica za raspršivanje. Mlaznice stvaraju fine kapljice reagensa koji sadrži amonijak kako bi se osigurao bliski kontakt reagensa s ulaznim dimnim plinom prema sljedećim reakcijama:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

SO2 u struji dimnih gasova reaguje sa amonijakom u gornjoj polovini posude i proizvodi amonijum sulfit. Dno posude apsorbera služi kao oksidacioni rezervoar gde vazduh oksiduje amonijum sulfit u amonijum sulfat. Dobiveni rastvor amonijum sulfata se pumpa nazad u kolektore mlaznica za raspršivanje na više nivoa u apsorberu. Prije nego što pročišćeni dimni gas izađe iz vrha apsorbera, on prolazi kroz demister koji skuplja sve unesene kapljice tečnosti i hvata fine čestice.

Reakcija amonijaka sa SO2 i oksidacija sulfita u sulfat postiže visoku stopu iskorištenja reagensa. Za svaku potrošenu funtu amonijaka proizvede se četiri funte amonijum sulfata.

Kao i kod LSFO procesa, dio recirkuliranog toka reagensa/proizvoda može se izvući za proizvodnju komercijalnog nusproizvoda. U EADS sistemu, rastvor oduzetog proizvoda se pumpa u sistem za izdvajanje čvrstih materija koji se sastoji od hidrociklona i centrifuge kako bi se koncentrirao proizvod amonijum sulfata prije sušenja i pakovanja. Sve tečnosti (preljev hidrociklona i centrifugalni koncentrat) se usmjeravaju nazad u rezervoar za mulj, a zatim se ponovo uvode u recirkulirani tok amonijum sulfata apsorbera.

• EADS sistemi pružaju veću efikasnost uklanjanja SO2 (>99%), što termoelektranama na ugalj daje veću fleksibilnost za miješanje jeftinijeg uglja s višim sadržajem sumpora.
• Dok LSFO sistemi stvaraju 0,7 tona CO2 za svaku tonu uklonjenog SO2, EADS proces ne proizvodi CO2.
• Budući da su kreč i krečnjak manje reaktivni u poređenju sa amonijakom za uklanjanje SO2, potrebna je veća potrošnja procesne vode i energije za pumpanje kako bi se postigle visoke brzine cirkulacije. To rezultira većim operativnim troškovima za LSFO sisteme.
• Kapitalni troškovi za EADS sisteme su slični onima za izgradnju LSFO sistema. Kao što je gore navedeno, iako EADS sistem zahtijeva opremu za preradu i pakovanje nusproizvoda amonijum sulfata, postrojenja za pripremu reagensa povezana sa LSFO nisu potrebna za mljevenje, rukovanje i transport.

Najizrazitija prednost EADS-a je eliminacija i tečnog i čvrstog otpada. EADS tehnologija je proces bez ispuštanja tečnosti, što znači da nije potreban tretman otpadnih voda. Nusproizvod čvrstog amonijum sulfata lako je dostupan na tržištu; amonijum sulfat je najkorištenije gnojivo i komponenta gnojiva u svijetu, s očekivanim rastom svjetskog tržišta do 2030. godine. Osim toga, iako proizvodnja amonijum sulfata zahtijeva centrifugu, sušaru, transporter i opremu za pakovanje, ovi artikli nisu patentirani i komercijalno su dostupni. U zavisnosti od ekonomskih i tržišnih uslova, amonijum sulfatno gnojivo može nadoknaditi troškove desumporizacije dimnih gasova na bazi amonijaka i potencijalno obezbijediti značajan profit.

Shema efikasnog procesa desumporizacije amonijaka

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd je jedno od najvećih rješenja za nove materijale od silicijum karbidne keramike u Kini. SiC tehnička keramika: Mohsova tvrdoća je 9 (nova Mohsova tvrdoća je 13), sa odličnom otpornošću na eroziju i koroziju, odličnom otpornošću na abraziju i antioksidaciju. Vijek trajanja SiC proizvoda je 4 do 5 puta duži od materijala sa 92% aluminijumskog oksida. MOR RBSiC je 5 do 7 puta veći od SNBSC-a, te se može koristiti za složenije oblike. Proces ponude je brz, isporuka je prema obećanju, a kvalitet je nenadmašan. ​​Uvijek istrajemo u ostvarivanju svojih ciljeva i vraćamo svoja srca društvu.