Tryska z karbidu křemíku pro odsiřování v elektrárně

Absorpční trysky pro odsiřování spalin (FGD)
Odstraňování oxidů síry, běžně označovaných jako SOx, z výfukových plynů pomocí alkalického činidla, jako je například vlhká vápencová suspenze.

Pokud se fosilní paliva používají ve spalovacích procesech k provozu kotlů, pecí nebo jiných zařízení, mohou 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 mohou negativně ovlivnit lidské zdraví a životní prostředí. Vzhledem k těmto potenciálním účinkům je kontrola této sloučeniny ve spalinách nezbytnou součástí uhelných elektráren a dalších průmyslových aplikací.

Vzhledem k obavám z eroze, ucpávání a hromadění usazenin 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 suspenze do absorpčních věží. Vytvářením rovnoměrných vzorů kapiček správné velikosti jsou tyto trysky schopny efektivně vytvořit povrchovou plochu potřebnou pro správnou absorpci a zároveň minimalizovat strhávání pracího roztoku do spalin.

Výběr absorpční trysky pro odčerpávání spalin (FGD):
Důležité faktory, které je třeba zvážit:

Hustota a viskozita pracího média
Požadovaná velikost kapky
Správná velikost kapek je nezbytná pro zajištění správné rychlosti absorpce
Materiál trysky
Protože spaliny jsou často korozivní a čisticí kapalina je často kašovitá s vysokým obsahem pevných látek a abrazivními vlastnostmi, je důležitý výběr vhodného materiálu odolného proti korozi a opotřebení.
Odolnost proti ucpávání trysek
Protože čisticí kapalina je často kašovitá s vysokým obsahem pevných látek, je důležitý výběr trysky s ohledem na odolnost proti ucpávání.
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
Dostupný tlakový spád (∆P) na trysce
∆P = tlak na vstupu do trysky – procesní tlak vně trysky
Naši zkušení inženýři vám pomohou určit, která tryska bude fungovat dle požadavků s ohledem na vaše konstrukční detaily.
Běžné použití a průmyslová odvětví trysek absorpčního odčerpávání par (FGD):
Uhelné a jiné fosilní elektrárny
Ropné rafinerie
Spalovny komunálního odpadu
Cementové pece
Kovové hutě

Datový list materiálu SiC

Nevýhody vápna/vápence

Jak je znázorněno na obrázku 1, systémy FGD využívající nucenou oxidaci vápnem/vápencem (LSFO) zahrnují tři hlavní podsystémy:

• Příprava, manipulace a skladování činidel
• 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 suspenze se poté čerpá do absorpční nádoby spolu se spalinami z 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 ve spodní části absorbéru a následně se recykluje spolu s čerstvým činidlem zpět do rozprašovacích trysek. Část recyklovaného proudu se odvádí do systému pro manipulaci s odpadem/vedlejšími produkty, který se obvykle skládá z hydrocyklonů, bubnových nebo pásových filtrů a míchané sběrné nádrže na odpadní vodu/louh. Odpadní voda ze sběrné nádrže se recykluje zpět do nádrže na vápencové činidlo nebo do hydrocyklonu, kde se přepad odstraňuje jako odpadní voda.

Schéma typického procesu mokrého praní s nucenou oxidací vápna/vápence

Mokré systémy LSFO obvykle dosahují účinnosti odstraňování SO2 95–97 procent. Dosažení úrovní nad 97,5 procenta pro splnění požadavků na regulaci emisí je však obtížné, zejména u zařízení používajících uhlí s vysokým obsahem síry. Lze přidat hořečnaté katalyzátory nebo vápenec kalcinovat na vápno s vyšší reaktivitou (CaO), ale takové úpravy zahrnují dodatečné vybavení zařízení a související náklady na práci a energii. Například kalcinace na vápno vyžaduje instalaci samostatné vápenné pece. Vápno se také snadno sráží, což zvyšuje potenciál pro tvorbu usazenin v pračce.

Náklady na kalcinaci ve vápenné peci lze snížit přímým vstřikováním vápence do topeniště kotle. V tomto přístupu je vápno vznikající v kotli unášeno spalinami do pračky. Mezi možné problémy patří znečištění kotle, narušení přenosu tepla a inaktivace vápna v důsledku nadměrného spalování v kotli. Vápno navíc snižuje teplotu proudění roztaveného popela v uhelných kotlích, což vede k pevným usazeninám, ke kterým by jinak nedošlo.

Kapalný odpad z procesu LSFO je obvykle směrován do stabilizačních nádrží spolu s kapalným odpadem z jiných částí elektrárny. Mokrý kapalný odpad z FGD může být nasycen siřičitanovými a síranovými sloučeninami a environmentální aspekty obvykle omezují jeho vypouštění do řek, potoků nebo jiných vodních toků. Recyklace odpadních vod/louhů zpět do pračky může také vést k hromadění rozpuštěných sodných, draselných, vápenatých, hořečnatých nebo chloridových solí. Tyto látky mohou nakonec krystalizovat, pokud není zajištěno dostatečné odvzdušnění, aby se koncentrace rozpuštěných solí udržely pod nasycenou hodnotou. Dalším problémem je pomalá rychlost usazování pevných látek v odpadu, což vede k potřebě velkých stabilizačních nádrží s vysokým objemem. Za typických podmínek 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 ze siřičitanu vápenatého. Tyto kontaminanty mohou bránit prodeji síranu vápenatého jako syntetické sádry pro použití při výrobě stěnových desek, omítek a cementu. Nezreagovaný vápenec je převládající nečistotou v syntetické sádře a je také běžnou nečistotou v přírodní (těžené) sádře. I když samotný vápenec neovlivňuje vlastnosti konečných stěnových desek, jeho abrazivní vlastnosti představují problémy s opotřebením zpracovatelského zařízení. Siřičitan vápenatý je nežádoucí nečistotou v jakékoli sádře, protože jeho jemná velikost částic představuje problémy s usazováním oku a další problémy při zpracování, jako je praní a odvodňování koláče.

Pokud pevné látky vznikající v procesu LSFO nejsou komerčně prodejné jako syntetický sádrovec, představuje to značný problém s likvidací odpadu. Pro kotel o výkonu 1000 MW spalující 1% sirné uhlí je množství sádrovce přibližně 550 tun (krátké množství)/den. Pro stejnou elektrárnu spalující 2% sirné uhlí se produkce sádrovce zvýší na přibližně 1100 tun/den. Přidáním přibližně 1000 tun/den produkce popílku se celkové množství pevného odpadu zvyšuje na přibližně 1550 tun/den v případě 1% sirného uhlí a 2100 tun/den v případě 2% sirného uhlí.

Výhody EADS

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

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

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

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

SO2 v proudu spalin reaguje s amoniakem v horní polovině nádoby za vzniku siřičitanu amonného. Dno absorpční nádoby 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 vyprané spaliny opustí horní část absorbéru, procházejí odmlžovačem, který shlukuje všechny unášené kapičky kapaliny a zachycuje jemné částice.

Reakce amoniaku s SO2 a oxidace siřičitanu na síran dosahuje vysoké míry využití činidla. Na každou libru spotřebovaného amoniaku se vyprodukují čtyři libry síranu amonného.

Stejně jako u procesu LSFO lze část recyklovaného proudu činidla/produktu odvést za účelem výroby komerčního vedlejšího produktu. V systému EADS se roztok odebraného produktu čerpá do systému pro regeneraci pevných látek, který se skládá z hydrocyklonu a odstředivky, aby se produkt síranu amonného zakoncentroval před sušením a balením. Všechny kapaliny (přepad hydrocyklonu a koncentrát odstředivky) se vedou zpět do kalové nádrže a poté se znovu zavádějí do recyklovaného proudu síranu amonného v absorbéru.

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

Nejvýraznější výhodou technologie EADS je eliminace kapalného i pevného odpadu. Technologie EADS je proces s nulovým vypouštěním kapalných látek, což znamená, že není nutné žádné čištění odpadních vod. Pevný vedlejší produkt, síran amonný, je snadno prodejný; síran amonný je nejpoužívanějším hnojivem a složkou hnojiv na světě a celosvětový růst trhu se očekává do roku 2030. Kromě toho, ačkoli výroba síranu amonného vyžaduje odstředivku, sušičku, dopravník a balicí zařízení, tyto položky nejsou chráněny patenty a jsou komerčně dostupné. V závislosti na ekonomických a tržních podmínkách může hnojivo na bázi síranu amonného kompenzovat náklady na odsiřování spalin na bázi amoniaku a potenciálně poskytnout značný zisk.

Schéma efektivního procesu odsiřování amoniaku

Společnost Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd. je jedním z největších dodavatelů nových materiálů z karbidu křemíku v Číně. Technická keramika SiC: Mohsova tvrdost je 9 (nová Mohsova tvrdost je 13), s vynikající odolností proti erozi a korozi, vynikající odolností proti oděru a antioxidačním vlastnostem. Životnost produktu SiC je 4 až 5krát delší než u materiálu s 92% oxidem hlinitým. MOR RBSiC je 5 až 7krát vyšší než SNBSC, takže jej lze použít pro složitější tvary. Proces cenové nabídky je rychlý, dodání je dle slibu a kvalita je bezkonkurenční. Vždy vytrvale plníme své cíle a vracíme svá srdce zpět společnosti.