Siliciumcarbid FGD-dyse til afsvovling i kraftværker

Absorberdyser til afsvovling af røggas (FGD)
Fjernelse af svovloxider, almindeligvis omtalt som SOx, fra udstødningsgasser ved hjælp af et alkalisk reagens, såsom en våd kalkstensopslæmning.

Når fossile brændstoffer anvendes i forbrændingsprocesser til at drive kedler, ovne eller andet udstyr, kan de potentielt frigive SO2 eller SO3 som en del af udstødningsgassen. Disse svovloxider reagerer let med andre elementer og danner skadelige forbindelser såsom svovlsyre, og de kan potentielt have en negativ indvirkning på menneskers sundhed og miljøet. På grund af disse potentielle effekter er kontrol af denne forbindelse i røggasser en væsentlig del af kulfyrede kraftværker og andre industrielle anvendelser.

På grund af bekymringer om erosion, tilstopning og ophobning er et af de mest pålidelige systemer til at kontrollere disse emissioner en åben-tårn våd røggasafsvovlingsproces (FGD) ved hjælp af kalksten, hydreret kalk, havvand eller anden alkalisk opløsning. Sprøjtedyser er i stand til effektivt og pålideligt at fordele disse opslæmninger i absorptionstårne. Ved at skabe ensartede mønstre af dråber i den rigtige størrelse kan disse dyser effektivt skabe det overfladeareal, der er nødvendigt for korrekt absorption, samtidig med at de minimerer medrivning af skrubbeopløsningen i røggassen.

Valg af en FGD-absorberingsdyse:
Vigtige faktorer at overveje:

Skrubbemediets densitet og viskositet
Nødvendig dråbestørrelse
Den korrekte dråbestørrelse er afgørende for at sikre korrekt absorptionshastighed
Dysemateriale
Da røggassen ofte er ætsende, og skrubbevæsken ofte er en opslæmning med et højt indhold af faste stoffer og slibende egenskaber, er det vigtigt at vælge det passende korrosions- og slidbestandige materiale.
Modstand mod tilstopning af dyser
Da skrubbevæsken ofte er en opslæmning med et højt indhold af faste stoffer, er det vigtigt at vælge dysen med hensyn til tilstopningsmodstand.
Dysens sprøjtemønster og placering
For at sikre korrekt absorption er det vigtigt med fuldstændig dækning af gasstrømmen uden bypass og tilstrækkelig opholdstid.
Dysetilslutningsstørrelse og -type
Nødvendige strømningshastigheder for skrubbevæske
Tilgængeligt trykfald (∆P) over dysen
∆P = forsyningstryk ved dyseindløb – procestryk uden for dysen
Vores erfarne ingeniører kan hjælpe med at bestemme, hvilken dyse der vil fungere som krævet med dine designdetaljer
Almindelige anvendelser og industrier af FGD-absorberingsdyser:
Kul- og andre fossile brændstofkraftværker
Olieraffinaderier
Kommunale affaldsforbrændingsanlæg
Cementovne
Metalsmelteværker

SiC-materialedatablad

Ulemper ved kalk/kalksten

Som vist i figur 1 omfatter FGD-systemer, der anvender kalk/kalksten-tvungen oxidation (LSFO), tre hovedundersystemer:

• Reagensforberedelse, håndtering og opbevaring
• Absorberbeholder
• Håndtering af affald og biprodukter

Reagensforberedelse består af at transportere knust kalksten (CaCO3) fra en opbevaringssilo til en omrørt fødetank. Den resulterende kalkstensopslæmning pumpes derefter til absorberbeholderen sammen med kedlens røggas og oxiderende luft. Sprøjtedyser leverer fine dråber af reagens, som derefter strømmer modstrøms til den indkommende røggas. SO2 i røggassen reagerer med det calciumrige reagens og danne calciumsulfit (CaSO3) og CO2. Den luft, der indføres i absorberen, fremmer oxidationen af ​​CaSO3 til CaSO4 (dihydratform).

De grundlæggende LSFO-reaktioner er:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Den oxiderede opslæmning samles i bunden af ​​absorberen og recirkuleres efterfølgende sammen med frisk reagens tilbage til sprøjtedysehovederne. En del af recirkulationsstrømmen trækkes tilbage til affalds-/biprodukthåndteringssystemet, som typisk består af hydrocykloner, tromle- eller båndfiltre og en omrørt spildevands-/væskeopbevaringstank. Spildevand fra opbevaringstanken recirkuleres tilbage til kalkstensreagensfødetanken eller til en hydrocyklon, hvor overløbet fjernes som spildevand.

Typisk skematisk proces for vådskrubning med tvungen oxidation af kalk/kalksten

Våde LSFO-systemer kan typisk opnå en SO2-fjernelseseffektivitet på 95-97 procent. Det er dog vanskeligt at nå niveauer over 97,5 procent for at opfylde emissionskontrolkravene, især for anlæg, der bruger kul med højt svovlindhold. Magnesiumkatalysatorer kan tilsættes, eller kalkstenen kan kalcineres til kalk med højere reaktivitet (CaO), men sådanne ændringer involverer yderligere anlægsudstyr og de tilhørende arbejds- og energiomkostninger. For eksempel kræver kalcinering til kalk installation af en separat kalkovn. Kalk udfældes også let, og dette øger potentialet for dannelse af skalaflejringer i skrubberen.

Omkostningerne ved kalcinering med en kalkovn kan reduceres ved at indsprøjte kalksten direkte i kedelfyret. Ved denne metode føres kalken, der genereres i kedlen, med røggassen ind i skrubberen. Mulige problemer omfatter kedelforurening, forstyrrelse af varmeoverførslen og kalkinaktivering på grund af overbrænding i kedlen. Desuden reducerer kalken strømningstemperaturen for smeltet aske i kulfyrede kedler, hvilket resulterer i faste aflejringer, der ellers ikke ville forekomme.

Flydende affald fra LSFO-processen ledes typisk til stabiliseringsbassiner sammen med flydende affald fra andre steder i kraftværket. Det våde flydende FGD-spildevand kan være mættet med sulfit- og sulfatforbindelser, og miljøhensyn begrænser typisk dets udledning til floder, vandløb eller andre vandløb. Derudover kan genbrug af spildevand/væske tilbage til skrubberen føre til ophobning af opløste natrium-, kalium-, calcium-, magnesium- eller kloridsalte. Disse stoffer kan med tiden krystallisere, medmindre der tilvejebringes tilstrækkelig udblødning til at holde koncentrationerne af opløste salt under mætning. Et yderligere problem er den langsomme sedimentationshastighed for affaldsstoffer, hvilket resulterer i behovet for store stabiliseringsbassiner med høj volumen. Under typiske forhold kan det sedimenterede lag i en stabiliseringsbassin indeholde 50 procent eller mere flydende fase, selv efter flere måneders opbevaring.

Det calciumsulfat, der udvindes fra absorber-genbrugsopslæmningen, kan have et højt indhold af ureageret kalksten og calciumsulfitaske. Disse forurenende stoffer kan forhindre, at calciumsulfatet sælges som syntetisk gips til brug i produktion af gipsplader, puds og cement. Ureageret kalksten er den dominerende urenhed i syntetisk gips, og det er også en almindelig urenhed i naturlig (udvundet) gips. Selvom kalksten i sig selv ikke forstyrrer egenskaberne ved slutprodukter af gipsplader, giver dens slibende egenskaber slidproblemer for procesudstyr. Calciumsulfit er en uønsket urenhed i al gips, da dens fine partikelstørrelse forårsager problemer med afskalling og andre forarbejdningsproblemer såsom kagevask og afvanding.

Hvis de faste stoffer, der genereres i LSFO-processen, ikke kan markedsføres kommercielt som syntetisk gips, udgør dette et betydeligt problem med bortskaffelse af affald. For en 1000 MW kedel, der fyrer med 1 procent svovlkul, er mængden af ​​gips cirka 550 tons (short)/dag. For det samme anlæg, der fyrer med 2 procent svovlkul, stiger gipsproduktionen til cirka 1100 tons/dag. Tilføjes ca. 1000 tons/dag til produktion af flyveaske, bringer dette den samlede mængde fast affald op på omkring 1550 tons/dag for tilfældet med 1 procent svovlkul og 2100 tons/dag for tilfældet med 2 procent svovl.

EADS-fordele

Et gennemprøvet teknologisk alternativ til LSFO-skrubning erstatter kalksten med ammoniak som reagens til fjernelse af SO2. Komponenterne til formaling, opbevaring, håndtering og transport af faste reagenser i et LSFO-system erstattes af simple lagertanke til vandig eller vandfri ammoniak. Figur 2 viser et flowdiagram for EADS-systemet leveret af JET Inc.

Ammoniak, røggas, oxiderende luft og procesvand trænger ind i en absorber, der indeholder flere niveauer af sprøjtedyser. Dyserne genererer fine dråber af ammoniakholdigt reagens for at sikre tæt kontakt mellem reagenset og den indkommende røggas i henhold til følgende reaktioner:

(1) S02 + 2NH3 + H2O → (NH4)2S03

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

SO2 i røggasstrømmen reagerer med ammoniak i den øverste halvdel af beholderen og producerer ammoniumsulfit. Bunden af ​​absorberbeholderen fungerer som en oxidationstank, hvor luft oxiderer ammoniumsulfitten til ammoniumsulfat. Den resulterende ammoniumsulfatopløsning pumpes tilbage til sprøjtedysernes manifolde på flere niveauer i absorberen. Før den skrubbede røggas forlader toppen af ​​absorberen, passerer den gennem en demister, der samler eventuelle medrevne væskedråber og opfanger fine partikler.

Ammoniakreaktionen med SO2 og sulfitoxidationen til sulfat opnår en høj reagensudnyttelsesgrad. Der produceres fire pund ammoniumsulfat for hvert pund ammoniak, der forbruges.

Ligesom med LSFO-processen kan en del af reagens-/produktgenbrugsstrømmen udtages for at producere et kommercielt biprodukt. I EADS-systemet pumpes udtagsproduktopløsningen til et system til genvinding af faste stoffer, der består af en hydrocyklon og en centrifuge, for at koncentrere ammoniumsulfatproduktet inden tørring og pakning. Alle væsker (hydrocyklonoverløb og centrifugekoncentrat) ledes tilbage til en opslæmningstank og genindføres derefter i absorber-ammoniumsulfatgenbrugsstrømmen.

• EADS-systemer giver højere SO2-fjernelseseffektivitet (>99%), hvilket giver kulfyrede kraftværker mere fleksibilitet til at blande billigere kul med højere svovlindhold.
• Mens LSFO-systemer skaber 0,7 tons CO2 for hvert ton SO2, der fjernes, producerer EADS-processen ingen CO2.
• Da kalk og kalksten er mindre reaktive sammenlignet med ammoniak til fjernelse af SO2, kræves der et højere procesvandforbrug og pumpeenergi for at opnå høje cirkulationshastigheder. Dette resulterer i højere driftsomkostninger for LSFO-systemer.
• Kapitalomkostningerne for EADS-systemer ligner dem, der er forbundet med at konstruere et LSFO-system. Som nævnt ovenfor kræver EADS-systemet udstyr til forarbejdning og emballering af ammoniumsulfatbiprodukter, men de reagensfremstillingsfaciliteter, der er forbundet med LSFO, er ikke nødvendige til formaling, håndtering og transport.

Den mest markante fordel ved EADS er elimineringen af ​​både flydende og fast affald. EADS-teknologien er en proces uden væskeudledning, hvilket betyder, at der ikke kræves spildevandsbehandling. Det faste ammoniumsulfatbiprodukt er let markedsførbart; ammoniaksulfat er den mest anvendte gødning og gødningskomponent i verden, og der forventes en global markedsvækst frem til 2030. Derudover kræver fremstillingen af ​​ammoniumsulfat en centrifuge, tørretumbler, transportbånd og emballeringsudstyr, men disse varer er ikke-proprietære og kommercielt tilgængelige. Afhængigt af økonomiske og markedsmæssige forhold kan ammoniumsulfatgødningen udligne omkostningerne til ammoniakbaseret røggasafsvovling og potentielt give en betydelig fortjeneste.

Skematisk oversigt over effektiv ammoniakafsvovlingsproces

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd er en af ​​de største løsninger til nye materialer inden for siliciumcarbidkeramik i Kina. Teknisk SiC-keramik: Moh-hårdhed er 9 (ny Moh-hårdhed er 13) med fremragende modstandsdygtighed over for erosion og korrosion, fremragende slidstyrke og antioxidation. SiC-produkternes levetid er 4 til 5 gange længere end 92% aluminiumoxid. MOR for RBSiC er 5 til 7 gange så høj som SNBSC, hvilket gør det muligt at lave mere komplekse former. Tilbudsprocessen er hurtig, leveringen er som lovet, og kvaliteten er uovertruffen. Vi udfordrer altid vores mål og giver vores hjerter tilbage til samfundet.