Tryska FGD z karbidu křemíku pro odsíření v elektrárně

Absorpční trysky pro odsíření spalin (FGD).
Odstranění oxidů síry, běžně označovaných jako SOx, z výfukových plynů pomocí alkalického činidla, jako je mokrá vápencová kaše.

Když se fosilní paliva používají ve spalovacích procesech pro provoz kotlů, pecí nebo jiných zařízení, mají potenciál uvolňovat SO2 nebo SO3 jako součást výfukových plynů. Tyto oxidy síry snadno reagují s jinými prvky za vzniku škodlivých sloučenin, jako je kyselina sírová, a mají potenciál negativně ovlivnit lidské zdraví a životní prostředí. Kvůli těmto potenciálním účinkům je kontrola této sloučeniny ve spalinách nezbytnou součástí uhelných elektráren a dalších průmyslových aplikací.

Kvůli obavám z eroze, ucpávání a usazování je jedním z nejspolehlivějších systémů pro kontrolu těchto emisí proces mokrého odsiřování spalin (FGD) v otevřené věži s použitím vápence, hydratovaného vápna, mořské vody nebo jiného alkalického roztoku. Rozprašovací trysky jsou schopny efektivně a spolehlivě distribuovat tyto kaly do absorpčních věží. Vytvářením stejnoměrných vzorů kapiček správné velikosti jsou tyto trysky schopny efektivně vytvářet povrchovou plochu potřebnou pro správnou absorpci a zároveň minimalizovat strhávání pracího roztoku do spalin.

Výběr trysky absorbéru FGD:
Důležité faktory, které je třeba zvážit:

Hustota a viskozita čisticího média
Požadovaná velikost kapky
Správná velikost kapiček je nezbytná pro zajištění správné rychlosti absorpce
Materiál trysky
Vzhledem k tomu, že spaliny jsou často korozivní a čisticí kapalina je často suspenze s vysokým obsahem pevných látek a abrazivními vlastnostmi, je důležitý výběr vhodného materiálu odolného proti korozi a opotřebení.
Odolnost proti ucpání trysky
Vzhledem k tomu, že čisticí kapalinou je často suspenze s vysokým obsahem pevných látek, je důležitý výběr trysky s ohledem na odolnost proti ucpání
Vzor a umístění trysek
Pro zajištění správné absorpce je důležité úplné pokrytí proudu plynu bez obtoku a dostatečná doba zdržení
Velikost a typ připojení trysky
Požadované průtoky čisticí kapaliny
Dostupná tlaková ztráta (∆P) napříč tryskou
∆P = vstupní tlak na vstupu trysky – procesní tlak mimo trysku
Naši zkušení inženýři vám mohou pomoci určit, která tryska bude fungovat podle požadavků s vašimi konstrukčními detaily
Běžná použití trysek absorbéru FGD a průmyslová odvětví:
Uhelné a jiné elektrárny na fosilní paliva
Ropné rafinerie
Spalovny komunálního odpadu
Cementové pece
Taviči kovů

Materiálový list SiC

Nevýhody s vápencem/vápencem

Jak je znázorněno na obrázku 1, systémy FGD využívající vápno/vápenec vynucenou oxidaci (LSFO) zahrnují tři hlavní podsystémy:

• Příprava činidel, manipulace a skladování
• Absorpční nádoba
• Nakládání s odpady a vedlejšími produkty

Příprava činidla spočívá v dopravě drceného vápence (CaCO3) ze skladovacího sila do míchané napájecí nádrže. Výsledná vápencová kaše je pak čerpána do nádoby absorbéru spolu se spalinami kotle a oxidačním vzduchem. Rozprašovací trysky dodávají jemné kapičky činidla, které pak proudí protiproudem k přiváděným spalinám. SO2 ve spalinách reaguje s činidlem bohatým na vápník za vzniku siřičitanu vápenatého (CaSO3) a CO2. Vzduch přiváděný do absorbéru podporuje oxidaci CaSO3 na CaSO4 (dihydrátová forma).

Základní reakce LSFO jsou:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Oxidovaná suspenze se shromažďuje na dně absorbéru a následně se recykluje spolu s čerstvým činidlem zpět do sběračů rozprašovacích trysek. Část recyklovaného proudu je odváděna do systému pro manipulaci s odpadem/vedlejším produktem, který se typicky skládá z hydrocyklonů, bubnových nebo pásových filtrů a míchané nádrže na odpadní vodu/louh. Odpadní voda ze záchytné nádrže se recykluje zpět do nádrže pro přívod vápencového činidla nebo do hydrocyklonu, kde se přepad odstraňuje jako odpadní voda.

Schéma typického procesu mokrého čištění s nucenou oxidací vápencem/vápencem

Mokré systémy LSFO obvykle mohou dosáhnout účinnosti odstraňování SO2 95-97 procent. Dosažení úrovně nad 97,5 procenta pro splnění požadavků na kontrolu emisí je však obtížné, zejména pro zařízení využívající uhlí s vysokým obsahem síry. Mohou být přidány hořčíkové katalyzátory nebo může být vápenec kalcinován na vápno s vyšší reaktivitou (CaO), ale takové úpravy zahrnují dodatečné vybavení závodu a související náklady na práci a energii. Například kalcinace na vápno vyžaduje instalaci samostatné vápenné pece. Vápno se také snadno vysráží a to zvyšuje potenciál tvorby usazenin vodního kamene v pračce.

Náklady na kalcinaci vápennou pecí lze snížit přímým vháněním vápence do topeniště kotle. Při tomto přístupu je vápno generované v kotli unášeno se spalinami do pračky. Možné problémy zahrnují zanášení kotle, rušení přenosu tepla a inaktivaci vápna v důsledku přepálení v kotli. Kromě toho vápno snižuje průtokovou teplotu roztaveného popela v kotlích na uhlí, což má za následek pevné usazeniny, které by jinak nevznikaly.

Kapalný odpad z procesu LSFO je typicky směrován do stabilizačních nádrží spolu s kapalným odpadem odjinud v elektrárně. Mokrý kapalný odpad z FGD může být nasycen siřičitanovými a síranovými sloučeninami a environmentální hlediska obvykle omezují jeho únik do řek, potoků nebo jiných vodních toků. Také recyklace odpadní vody/louhu zpět do pračky může vést k hromadění rozpuštěných sodných, draselných, vápenatých, hořečnatých nebo chloridových solí. Tyto látky mohou eventuálně krystalizovat, pokud není zajištěno dostatečné vypouštění, aby se koncentrace rozpuštěné soli udržela pod saturací. Dalším problémem je pomalá rychlost usazování odpadních pevných látek, což má za následek potřebu velkých, velkoobjemových stabilizačních nádrží. V typických podmínkách může usazená vrstva ve stabilizační nádrži obsahovat 50 procent nebo více kapalné fáze i po několika měsících skladování.

Síran vápenatý získaný z recyklované suspenze absorbéru může mít vysoký obsah nezreagovaného vápence a popela siřičitanu vápenatého. Tyto nečistoty mohou zabránit tomu, aby se síran vápenatý prodával jako syntetická sádra pro použití při výrobě stěnových desek, omítek a cementu. Nezreagovaný vápenec je převládající nečistotou nacházející se v syntetickém sádrovci a je také běžnou nečistotou v přírodní (těžené) sádrovce. Zatímco vápenec samotný neovlivňuje vlastnosti konečných výrobků stěnových desek, jeho abrazivní vlastnosti představují problémy s opotřebením zpracovatelského zařízení. Siřičitan vápenatý je nežádoucí nečistotou v jakékoli sádrovce, protože jeho jemné částice způsobují problémy s tvorbou kotelního kamene a další problémy při zpracování, jako je praní koláčů a odvodňování.

Pokud pevné látky vzniklé v procesu LSFO nejsou komerčně prodejné jako syntetická sádra, představuje to značný problém s likvidací odpadu. Pro 1000 MW kotel spalující 1 procento sirného uhlí je množství sádrovce přibližně 550 tun (krátko)/den. Ve stejném zařízení spalujícím 2% sirné uhlí se produkce sádrovce zvyšuje na přibližně 1100 tun/den. Přidáním asi 1000 tun/den pro produkci popílku to vede k celkové tonáži pevného odpadu na přibližně 1550 tun/den pro případ uhlí s 1% sírou a 2100 tun/den pro případ 2% síry.

Výhody EADS

Osvědčená technologická alternativa k čištění LSFO nahrazuje vápenec čpavkem jako činidlem pro odstraňování SO2. Součásti pro mletí, skladování, manipulaci a přepravu pevných činidel v systému LSFO jsou nahrazeny jednoduchými skladovacími nádržemi pro vodný nebo bezvodý amoniak. Obrázek 2 ukazuje schéma toku pro systém EADS poskytovaný společností JET Inc.

Amoniak, spaliny, oxidační vzduch a procesní voda vstupují do absorbéru obsahujícího několik úrovní rozprašovacích trysek. Trysky vytvářejí jemné kapičky činidla obsahujícího amoniak, aby byl zajištěn těsný kontakt činidla s přiváděnými spalinami podle následujících reakcí:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O -> (NH4)2SO3

(2) (NH4)2S03 + 1/202 -> (NH4)2S04

SO2 v proudu spalin reaguje s amoniakem v horní polovině nádoby za vzniku siřičitanu amonného. Dno nádoby absorbéru slouží jako oxidační nádrž, kde vzduch oxiduje siřičitan amonný na síran amonný. Výsledný roztok síranu amonného je čerpán zpět do rozprašovacích trysek na několika úrovních v absorbéru. Než vyčištěné spaliny opustí horní část absorbéru, projdou odmlžovačem, který spojí všechny unášené kapičky kapaliny a zachytí jemné částice.

Reakcí amoniaku s SO2 a oxidací siřičitanu na síran se dosahuje vysoké míry využití činidla. Na každou libru spotřebovaného amoniaku se vyrobí čtyři libry síranu amonného.

Stejně jako u procesu LSFO může být část recyklovaného proudu činidla/produktu odebrána za vzniku komerčního vedlejšího produktu. V systému EADS je roztok odebraného produktu čerpán do systému regenerace pevných látek sestávajícího z hydrocyklonu a odstředivky pro zakoncentrování produktu síranu amonného před sušením a balením. Všechny kapaliny (přepad z hydrocyklonu a odstředivka) jsou vedeny zpět do kalové nádrže a poté znovu zavedeny do recyklačního proudu absorbéru síranu amonného.

• Systémy EADS poskytují vyšší účinnost odstraňování SO2 (>99 %), což dává uhelným elektrárnám větší flexibilitu při mísení levnějšího uhlí s vyšším obsahem síry.
• Zatímco systémy LSFO vytvářejí 0,7 tuny CO2 na každou tunu odstraněného SO2, proces EADS neprodukuje žádný CO2.
• Vzhledem k tomu, že vápno a vápenec jsou při odstraňování SO2 méně reaktivní ve srovnání s čpavkem, je k dosažení vysokých rychlostí cirkulace zapotřebí vyšší spotřeba procesní vody a čerpací energie. To má za následek vyšší provozní náklady systémů LSFO.
• Kapitálové náklady na systémy EADS jsou podobné jako na konstrukci systému LSFO. Jak bylo uvedeno výše, zatímco systém EADS vyžaduje zařízení pro zpracování a balení vedlejších produktů síranu amonného, ​​zařízení pro přípravu činidel spojená s LSFO nejsou vyžadována pro mletí, manipulaci a přepravu.

Nejvýraznější výhodou EADS je eliminace kapalných i pevných odpadů. Technologie EADS je proces s nulovým vypouštěním kapaliny, což znamená, že není potřeba žádné čištění odpadních vod. Pevný vedlejší produkt síranu amonného je snadno prodejný; síran amonný je nejpoužívanějším hnojivem a složkou hnojiv na světě, s celosvětovým růstem trhu se očekává do roku 2030. Kromě toho, zatímco výroba síranu amonného vyžaduje odstředivku, sušičku, dopravník a balicí zařízení, tyto položky jsou nechráněné a komerčně dostupné k dispozici. V závislosti na ekonomických a tržních podmínkách může hnojivo na bázi síranu amonného kompenzovat náklady na odsíření spalin na bázi čpavku a potenciálně poskytnout značný zisk.

Schéma procesu efektivního odsíření amoniaku

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd je jedním z největších řešení nových materiálů z keramiky z karbidu křemíku v Číně. Technická keramika SiC: Mohova tvrdost je 9 (Nová Mohova tvrdost je 13), s vynikající odolností proti erozi a korozi, vynikající otěruvzdornost a antioxidace. Životnost SiC produktu je 4x až 5x delší než u 92% oxidu hlinitého. MOR RBSiC je 5 až 7krát vyšší než SNBSC, lze jej použít pro složitější tvary. Proces nabídky je rychlý, dodávka je slíbená a kvalita je bezkonkurenční. Vždy trváme na zpochybňování našich cílů a vracíme svá srdce zpět společnosti.