Η καύση άνθρακα στις εγκαταστάσεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας παράγει στερεά απόβλητα, όπως πυθμένα και ιπτάμενη τέφρα, και καυσαέρια που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα. Πολλές εγκαταστάσεις απαιτούνται για την αφαίρεση των εκπομπών SOx από τα καυσαέρια χρησιμοποιώντας συστήματα αποθείωσης καυσαερίων (FGD). Οι τρεις κορυφαίες τεχνολογίες FGD που χρησιμοποιούνται στις ΗΠΑ είναι ο υγρός καθαρισμός (85% των εγκαταστάσεων), ο ξηρός καθαρισμός (12%) και η έγχυση ξηρού ροφητικού (3%). Τα υγρά πλυντήρια συνήθως αφαιρούν περισσότερο από το 90% του SOx, σε σύγκριση με τα στεγνά πλυντήρια, που αφαιρούν το 80%. Αυτό το άρθρο παρουσιάζει τεχνολογίες αιχμής για την επεξεργασία των λυμάτων που παράγονται από υγρόΣυστήματα FGD.
Βασικά στοιχεία Wet FGD
Οι τεχνολογίες Wet FGD έχουν κοινό ένα τμήμα αντιδραστήρα ιλύος και ένα τμήμα αφυδάτωσης στερεών. Διάφοροι τύποι απορροφητών έχουν χρησιμοποιηθεί, συμπεριλαμβανομένων πύργων συσκευασμένων και δίσκων, πλυντηρίων βεντούρι και πλυντηρίων ψεκασμού στο τμήμα του αντιδραστήρα. Οι απορροφητές εξουδετερώνουν τα όξινα αέρια με έναν αλκαλικό πολτό ασβέστη, υδροξείδιο του νατρίου ή ασβεστόλιθο. Για διάφορους οικονομικούς λόγους, οι νεότεροι πλυντριστές τείνουν να χρησιμοποιούν ασβεστόλιθο.
Όταν ο ασβεστόλιθος αντιδρά με το SOx στις αναγωγικές συνθήκες του απορροφητή, το SO 2 (το κύριο συστατικό του SOx) μετατρέπεται σε θειώδες και παράγεται ένας πολτός πλούσιος σε θειώδες ασβέστιο. Προηγούμενα συστήματα FGD (που αναφέρονται ως συστήματα φυσικής οξείδωσης ή παρεμποδιζόμενης οξείδωσης) παρήγαγαν ένα υποπροϊόν θειώδους ασβεστίου. ΝεότεροΣυστήματα FGDχρησιμοποιεί έναν αντιδραστήρα οξείδωσης στον οποίο ο πολτός θειώδους ασβεστίου μετατρέπεται σε θειικό ασβέστιο (γύψος). Αυτά αναφέρονται ως συστήματα FGD με εξαναγκασμένη οξείδωση ασβεστόλιθου (LSFO).
Τα τυπικά σύγχρονα συστήματα LSFO FGD χρησιμοποιούν είτε έναν απορροφητή πύργου ψεκασμού με ενσωματωμένο αντιδραστήρα οξείδωσης στη βάση (Εικόνα 1) είτε ένα σύστημα φυσαλίδων πίδακα. Σε κάθε ένα το αέριο απορροφάται σε ασβεστόλιθο υπό ανοξικές συνθήκες. Ο πολτός στη συνέχεια περνά σε αερόβιο αντιδραστήρα ή ζώνη αντίδρασης, όπου το θειώδες άλας μετατρέπεται σε θειικό και ο γύψος κατακρημνίζεται. Ο υδραυλικός χρόνος συγκράτησης στον αντιδραστήρα οξείδωσης είναι περίπου 20 λεπτά.
1. Ψεκάστε το σύστημα FGD με εξαναγκασμένη οξείδωση (LSFO) στήλης ασβεστόλιθου. Σε έναν καθαριστή LSFO ο πολτός περνά σε έναν αντιδραστήρα, όπου προστίθεται αέρας για να εξαναγκάσει την οξείδωση του θειώδους άλατος σε θειικό. Αυτή η οξείδωση φαίνεται να μετατρέπει τον σεληνίτη σε σεληνικό, με αποτέλεσμα αργότερα να υπάρχουν δυσκολίες στη θεραπεία. Πηγή: CH2M HILL
Αυτά τα συστήματα λειτουργούν συνήθως με αιωρούμενα στερεά από 14% έως 18%. Τα αιωρούμενα στερεά αποτελούνται από λεπτά και χονδρόκοκκα στερεά γύψου, ιπτάμενη τέφρα και αδρανές υλικό που εισάγεται με τον ασβεστόλιθο. Όταν τα στερεά φτάσουν σε ένα ανώτερο όριο, ο πολτός καθαρίζεται. Τα περισσότερα συστήματα LSFO FGD χρησιμοποιούν μηχανικά συστήματα διαχωρισμού στερεών και αφυδάτωσης για τον διαχωρισμό του γύψου και άλλων στερεών από το νερό καθαρισμού (Εικόνα 2).
2. Σύστημα αφυδάτωσης γύψου καθαρισμού FGD. Σε ένα τυπικό σύστημα αφυδάτωσης γύψου, τα σωματίδια στον καθαρισμό ταξινομούνται ή διαχωρίζονται σε χονδροειδή και λεπτά κλάσματα. Τα λεπτά σωματίδια διαχωρίζονται στην υπερχείλιση από τον υδροκλώνο για να παραχθεί μια υπορροή που αποτελείται κυρίως από μεγάλους κρυστάλλους γύψου (για πιθανή πώληση) που μπορούν να αφυδατωθούν σε χαμηλή περιεκτικότητα σε υγρασία με ένα σύστημα αφυδάτωσης ζώνης κενού. Πηγή: CH2M HILL
Ορισμένα συστήματα FGD χρησιμοποιούν παχυντές βαρύτητας ή λίμνες καθίζησης για ταξινόμηση στερεών και αφυδάτωση, και ορισμένα χρησιμοποιούν φυγόκεντρες ή συστήματα αφυδάτωσης περιστροφικού τυμπάνου κενού, αλλά τα περισσότερα νέα συστήματα χρησιμοποιούν υδροκλώνους και ιμάντες κενού. Μερικοί μπορεί να χρησιμοποιήσουν δύο υδροκλώνους σε σειρά για να αυξήσουν την απομάκρυνση στερεών στο σύστημα αφυδάτωσης. Ένα μέρος της υπερχείλισης του υδροκλώνου μπορεί να επιστραφεί στο σύστημα FGD για μείωση της ροής των λυμάτων.
Ο καθαρισμός μπορεί επίσης να ξεκινήσει όταν υπάρχει συσσώρευση χλωριδίων στον πολτό FGD, που απαιτείται από τα όρια που επιβάλλονται από την αντοχή στη διάβρωση των δομικών υλικών του συστήματος FGD.
Χαρακτηριστικά λυμάτων FGD
Πολλές μεταβλητές επηρεάζουν τη σύνθεση των λυμάτων FGD, όπως η σύνθεση άνθρακα και ασβεστόλιθου, ο τύπος του πλυντηρίου και το σύστημα αφυδάτωσης γύψου που χρησιμοποιείται. Ο άνθρακας συνεισφέρει όξινα αέρια - όπως χλωρίδια, φθοριούχα και θειικά - καθώς και πτητικά μέταλλα, όπως το αρσενικό, ο υδράργυρος, το σελήνιο, το βόριο, το κάδμιο και ο ψευδάργυρος. Ο ασβεστόλιθος συνεισφέρει σίδηρο και αλουμίνιο (από ορυκτά αργίλου) στα λύματα FGD. Ο ασβεστόλιθος συνήθως κονιοποιείται σε έναν υγρό μύλο με σφαιρίδια και η διάβρωση και η διάβρωση των σφαιρών συμβάλλουν με σίδηρο στον πολτό ασβεστόλιθου. Οι άργιλοι τείνουν να συνεισφέρουν στα αδρανή λεπτά, κάτι που είναι ένας από τους λόγους που τα λύματα απομακρύνονται από τον καθαριστή.
Από: Thomas E. Higgins, PhD, PE; A. Thomas Sandy, PE; και Silas W. Givens, PE.
E-mail:[email προστατευμένο]
Ώρα δημοσίευσης: Aug-04-2018