Broquet FGD de carbur de silici per a la desulfuració en central elèctrica

Broquets de desulfuració de gasos de combustió (FGD).
Eliminació d'òxids de sofre, comunament coneguts com SOx, d'un gas d'escapament mitjançant un reactiu alcalí, com ara un purín humit de pedra calcària.

Quan els combustibles fòssils s'utilitzen en processos de combustió per fer funcionar calderes, forns o altres equips, tenen el potencial d'alliberar SO2 o SO3 com a part dels gasos d'escapament. Aquests òxids de sofre reaccionen fàcilment amb altres elements per formar compostos nocius com l'àcid sulfúric i tenen el potencial d'afectar negativament la salut humana i el medi ambient. A causa d'aquests efectes potencials, el control d'aquest compost en els gasos de combustió és una part essencial de les centrals elèctriques de carbó i altres aplicacions industrials.

A causa de problemes d'erosió, obturació i acumulació, un dels sistemes més fiables per controlar aquestes emissions és un procés de desulfuració de gasos de combustió humit (FGD) de torre oberta que utilitza una pedra calcària, cal hidratada, aigua de mar o una altra solució alcalina. Els broquets de polvorització són capaços de distribuir de manera eficaç i fiable aquests purins a les torres d'absorció. En crear patrons uniformes de gotes de mida adequada, aquests broquets són capaços de crear eficaçment la superfície necessària per a una correcta absorció alhora que minimitzen l'arrossegament de la solució de fregat al gas de combustió.

Selecció d'un filtre d'absorció FGD:
Factors importants a tenir en compte:

Densitat i viscositat del medi de fregat
Mida de gota requerida
La mida correcta de les gotes és essencial per garantir unes taxes d'absorció adequades
Material del broquet
Com que el gas de combustió és sovint corrosiu i el líquid de fregat és freqüentment una purina amb un alt contingut de sòlids i propietats abrasives, és important seleccionar el material adequat a la corrosió i al desgast.
Resistència a l'obstrucció del broquet
Com que el líquid de fregament és freqüentment un purí amb un alt contingut de sòlids, és important seleccionar el broquet pel que fa a la resistència a l'obstrucció.
Patró de polvorització i col·locació del broquet
Per garantir una correcta absorció, és important una cobertura completa del corrent de gas sense bypass i un temps de residència suficient.
Mida i tipus de connexió de broquet
Caudals de fluid de fregat necessaris
Caiguda de pressió disponible (∆P) a través del broquet
∆P = pressió d'alimentació a l'entrada del broquet – pressió de procés fora del broquet
Els nostres enginyers experimentats poden ajudar a determinar quin broquet funcionarà segons sigui necessari amb els detalls del vostre disseny
Usos i indústries habituals dels filtres absorbents FGD:
Centrals elèctriques de carbó i altres combustibles fòssils
Refineries de petroli
Incineradores de residus municipals
Forns de ciment
Fundicions de metalls

Fitxa de dades del material SiC

Inconvenients amb Calç/Pedra calcària

Com es mostra a la figura 1, els sistemes FGD que utilitzen l'oxidació forçada de calç/calcària (LSFO) inclouen tres subsistemes principals:

• Preparació, manipulació i emmagatzematge de reactius
• Vas absorbent
• Manipulació de residus i subproductes

La preparació dels reactius consisteix a transportar pedra calcària triturada (CaCO3) des d'una sitja d'emmagatzematge a un dipòsit d'alimentació agitat. El purín de pedra calcària resultant es bombeja al recipient absorbidor juntament amb el gas de combustió de la caldera i l'aire oxidant. Els broquets de polvorització proporcionen fines gotes de reactiu que després flueixen a contracorrent al gas de combustió entrant. El SO2 del gas de combustió reacciona amb el reactiu ric en calci per formar sulfit de calci (CaSO3) i CO2. L'aire introduït a l'absorbidor afavoreix l'oxidació de CaSO3 a CaSO4 (forma dihidrat).

Les reaccions bàsiques de LSFO són:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

El purín oxidat s'acumula a la part inferior de l'absorbidor i posteriorment es recicla juntament amb el reactiu fresc de tornada als capçals del broquet de polvorització. Una part del flux de reciclatge es retira al sistema de manipulació de residus/subproductes, que normalment consta d'hidrociclons, filtres de tambor o de corretja i un dipòsit de retenció d'aigües residuals/licors agitats. Les aigües residuals del dipòsit de retenció es reciclen al dipòsit d'alimentació de reactius de pedra calcària o a un hidrocicló on el desbordament s'elimina com a efluent.

Esquema típic del procés de fregat humit d'oxidatina forçada de calç/calcària

Els sistemes LSFO humits normalment poden aconseguir eficiències d'eliminació de SO2 del 95-97 per cent. No obstant això, assolir nivells superiors al 97,5 per cent per complir els requisits de control d'emissions és difícil, especialment per a les plantes que utilitzen carbons d'alt contingut en sofre. Es poden afegir catalitzadors de magnesi o la pedra calcària es pot calcinar a una calç de reactivitat més alta (CaO), però aquestes modificacions impliquen equips de planta addicionals i els costos de mà d'obra i d'energia associats. Per exemple, la calcinació amb calç requereix la instal·lació d'un forn de calç separat. A més, la calç es precipita fàcilment i això augmenta el potencial de formació de dipòsits d'escales al fregador.

El cost de la calcinació amb un forn de calç es pot reduir injectant directament pedra calcària al forn de la caldera. En aquest enfocament, la calç generada a la caldera es transporta amb els gasos de combustió cap al fregador. Els possibles problemes inclouen l'encrassement de la caldera, la interferència amb la transferència de calor i la inactivació de calç per sobrecombustió a la caldera. A més, la calç redueix la temperatura de flux de la cendra fosa a les calderes de carbó, donant lloc a dipòsits sòlids que d'una altra manera no es produirien.

Els residus líquids del procés LSFO solen dirigir-se als estanys d'estabilització juntament amb els residus líquids d'altres llocs de la central elèctrica. L'efluent líquid humit de la FGD es pot saturat amb compostos de sulfit i sulfat i les consideracions ambientals normalment limiten el seu alliberament als rius, rierols o altres cursos d'aigua. A més, el reciclatge d'aigües residuals/licors a la netejadora pot provocar l'acumulació de sals dissoltes de sodi, potassi, calci, magnesi o clorur. Aquestes espècies poden cristal·litzar amb el temps tret que es proporcioni suficient sagnat per mantenir les concentracions de sal dissolta per sota de la saturació. Un problema addicional és la lenta taxa de sedimentació dels sòlids residuals, la qual cosa comporta la necessitat de basses d'estabilització grans i de gran volum. En condicions típiques, la capa assentada en un estany d'estabilització pot contenir un 50 per cent o més de fase líquida fins i tot després de diversos mesos d'emmagatzematge.

El sulfat de calci recuperat de la purín de reciclatge de l'absorció pot tenir un alt contingut de pedra calcària i cendra de sulfit de calci sense reaccionar. Aquests contaminants poden evitar que el sulfat de calci es vengui com a guix sintètic per al seu ús en la producció de taulers, guix i ciment. La pedra calcària no reaccionada és la impuresa predominant que es troba en el guix sintètic i també és una impuresa comuna en el guix natural (extraït). Tot i que la pedra calcària en si no interfereix amb les propietats dels productes finals de panells de paret, les seves propietats abrasives presenten problemes de desgast per als equips de processament. El sulfit de calci és una impuresa no desitjada en qualsevol guix, ja que la seva mida de partícula fina planteja problemes d'escala i altres problemes de processament, com ara el rentat i la deshidratació de pastissos.

Si els sòlids generats en el procés LSFO no es comercialitzen com a guix sintètic, això suposa un important problema d'eliminació de residus. Per a una caldera de 1000 MW amb carbó de sofre a l'1 per cent, la quantitat de guix és d'aproximadament 550 tones (curtes)/dia. Per a la mateixa planta que treu un 2 per cent de carbó de sofre, la producció de guix augmenta a aproximadament 1100 tones/dia. Afegint unes 1000 tones al dia per a la producció de cendres volants, això fa que el tonatge total de residus sòlids sigui d'unes 1550 tones/dia per al cas de carbó de sofre de l'1 per cent i 2100 tones/dia per al cas de sofre del 2 per cent.

Avantatges d'EADS

Una alternativa tecnològica provada al fregat LSFO substitueix la pedra calcària per amoníac com a reactiu per a l'eliminació de SO2. Els components de mòlta, emmagatzematge, manipulació i transport de reactius sòlids en un sistema LSFO es substitueixen per dipòsits d'emmagatzematge senzills per a amoníac aquós o anhidre. La figura 2 mostra un esquema de flux per al sistema EADS proporcionat per JET Inc.

L'amoníac, els gasos de combustió, l'aire oxidant i l'aigua de procés entren en un absorbidor que conté múltiples nivells de broquets de polvorització. Els broquets generen fines gotes de reactiu que conté amoníac per assegurar un contacte íntim del reactiu amb els gasos de combustió d'acord amb les reaccions següents:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

El SO2 del corrent de gasos de combustió reacciona amb l'amoníac a la meitat superior del recipient per produir sulfit d'amoni. La part inferior del recipient absorbidor serveix com a dipòsit d'oxidació on l'aire oxida el sulfit d'amoni a sulfat d'amoni. La solució de sulfat d'amoni resultant es bombeja de nou als capçals del broquet de polvorització a diversos nivells de l'absorbidor. Abans que el gas de combustió netejat surti de la part superior de l'absorbidor, passa a través d'un desemborrador que uneix les gotes de líquid arrastrades i captura les partícules fines.

La reacció d'amoníac amb SO2 i l'oxidació de sulfit a sulfat aconsegueix una alta taxa d'utilització de reactius. Es produeixen quatre lliures de sulfat d'amoni per cada lliura d'amoníac consumida.

Igual que amb el procés LSFO, una part del flux de reciclatge de reactiu/producte es pot retirar per produir un subproducte comercial. Al sistema EADS, la solució del producte d'enlairament es bombeja a un sistema de recuperació de sòlids que consta d'un hidrocicló i una centrifugació per concentrar el producte de sulfat d'amoni abans d'assecar-lo i envasar-lo. Tots els líquids (desbordament d'hidrocicló i concentrat de centrifugació) es dirigeixen de nou a un dipòsit de purins i després es tornen a introduir al corrent de reciclatge de sulfat d'amoni absorbent.

• Els sistemes EADS proporcionen una major eficàcia d'eliminació de SO2 (>99%), cosa que ofereix a les centrals elèctriques de carbó més flexibilitat per barrejar carbons més barats i amb més sofre.
• Mentre que els sistemes LSFO generen 0,7 tones de CO2 per cada tona de SO2 eliminada, el procés EADS no produeix CO2.
• Com que la calç i la pedra calcària són menys reactives en comparació amb l'amoníac per a l'eliminació de SO2, es requereix un major consum d'aigua de procés i energia de bombeig per aconseguir altes taxes de circulació. Això comporta uns costos operatius més elevats per als sistemes LSFO.
• Els costos de capital dels sistemes EADS són similars als de la construcció d'un sistema LSFO. Com s'ha indicat anteriorment, tot i que el sistema EADS requereix equips de processament i embalatge de subproductes de sulfat d'amoni, les instal·lacions de preparació de reactius associades amb LSFO no són necessàries per a la mòlta, la manipulació i el transport.

L'avantatge més distintiu d'EADS és l'eliminació de residus líquids i sòlids. La tecnologia EADS és un procés de descàrrega zero de líquids, el que significa que no es requereix tractament d'aigües residuals. El subproducte sòlid de sulfat d'amoni és fàcilment comercialitzable; El sulfat d'amoníac és el component fertilitzant i fertilitzant més utilitzat al món, amb un creixement del mercat mundial previst fins al 2030. A més, si bé la fabricació de sulfat d'amoni requereix una centrífuga, un assecador, un transportador i un equip d'envasat, aquests articles no són propietaris i comercialment. disponible. Depenent de les condicions econòmiques i del mercat, el fertilitzant de sulfat d'amoni pot compensar els costos de la desulfuració de gasos de combustió a base d'amoníac i, potencialment, proporcionar un benefici substancial.

Esquema del procés eficient de desulfuració d'amoníac

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd és una de les solucions de nous materials ceràmics de carbur de silici més grans a la Xina. Ceràmica tècnica SiC: la duresa de Moh és 9 (la duresa de New Moh és 13), amb una excel·lent resistència a l'erosió i la corrosió, excel·lent resistència a l'abrasió i antioxidació. La vida útil del producte SiC és de 4 a 5 vegades més llarga que el 92% del material d'alúmina. El MOR de RBSiC és de 5 a 7 vegades el de SNBSC, es pot utilitzar per a formes més complexes. El procés de cotització és ràpid, el lliurament és el promès i la qualitat és insuperable. Sempre persistim a desafiar els nostres objectius i retornar el cor a la societat.