Ακροφύσιο καρβιδίου πυριτίου FGD για αποθείωση σε εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας

Ακροφύσια Αποθείωσης Καυσαερίων (FGD) Absorber
Αφαίρεση οξειδίων του θείου, που συνήθως αναφέρονται ως SOx, από καυσαέρια χρησιμοποιώντας ένα αλκαλικό αντιδραστήριο, όπως υγρό ασβεστόλιθο.

Όταν τα ορυκτά καύσιμα χρησιμοποιούνται σε διαδικασίες καύσης για τη λειτουργία λεβήτων, κλιβάνων ή άλλου εξοπλισμού, έχουν τη δυνατότητα να απελευθερώσουν SO2 ή SO3 ως μέρος των καυσαερίων. Αυτά τα οξείδια του θείου αντιδρούν εύκολα με άλλα στοιχεία για να σχηματίσουν επιβλαβείς ενώσεις όπως το θειικό οξύ και έχουν τη δυνατότητα να επηρεάσουν αρνητικά την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον. Λόγω αυτών των πιθανών επιπτώσεων, ο έλεγχος αυτής της ένωσης στα καυσαέρια είναι ουσιαστικό μέρος των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα και άλλων βιομηχανικών εφαρμογών.

Λόγω των ανησυχιών διάβρωσης, απόφραξης και συσσώρευσης, ένα από τα πιο αξιόπιστα συστήματα για τον έλεγχο αυτών των εκπομπών είναι μια διαδικασία αποθείωσης υγρών καυσαερίων σε ανοιχτό πύργο (FGD) που χρησιμοποιεί ασβεστόλιθο, ένυδρο ασβέστη, θαλασσινό νερό ή άλλο αλκαλικό διάλυμα. Τα ακροφύσια ψεκασμού είναι σε θέση να διανέμουν αποτελεσματικά και αξιόπιστα αυτούς τους πολτούς σε πύργους απορρόφησης. Δημιουργώντας ομοιόμορφα μοτίβα σταγονιδίων κατάλληλου μεγέθους, αυτά τα ακροφύσια μπορούν να δημιουργήσουν αποτελεσματικά την επιφάνεια που απαιτείται για τη σωστή απορρόφηση, ελαχιστοποιώντας ταυτόχρονα την παρασυρμό του διαλύματος καθαρισμού στα καυσαέρια.

Επιλογή ακροφυσίου απορροφητή FGD:
Σημαντικοί παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη:

Πυκνότητα και ιξώδες μέσων καθαρισμού
Απαιτούμενο μέγεθος σταγονιδίου
Το σωστό μέγεθος σταγονιδίων είναι απαραίτητο για τη διασφάλιση των σωστών ρυθμών απορρόφησης
Υλικό ακροφυσίου
Καθώς τα καυσαέρια είναι συχνά διαβρωτικά και το υγρό καθαρισμού είναι συχνά ένας πολτός με υψηλή περιεκτικότητα σε στερεά και λειαντικές ιδιότητες, η επιλογή του κατάλληλου υλικού ανθεκτικού στη διάβρωση και τη φθορά είναι σημαντική.
Αντοχή στο φράξιμο των ακροφυσίων
Καθώς το υγρό καθαρισμού είναι συχνά ένας πολτός με υψηλή περιεκτικότητα σε στερεά, η επιλογή του ακροφυσίου σε σχέση με την αντοχή στο φράξιμο είναι σημαντική
Μοτίβο ψεκασμού ακροφυσίων και τοποθέτηση
Προκειμένου να διασφαλιστεί η σωστή απορρόφηση είναι σημαντική η πλήρης κάλυψη του ρεύματος αερίου χωρίς παράκαμψη και επαρκής χρόνος παραμονής
Μέγεθος και τύπος σύνδεσης ακροφυσίων
Απαιτούμενοι ρυθμοί ροής υγρού καθαρισμού
Διαθέσιμη πτώση πίεσης (ΔP) σε όλο το ακροφύσιο
∆P = πίεση τροφοδοσίας στην είσοδο του ακροφυσίου – πίεση διεργασίας έξω από το ακροφύσιο
Οι έμπειροι μηχανικοί μας μπορούν να σας βοηθήσουν να καθορίσετε ποιο ακροφύσιο θα λειτουργήσει όπως απαιτείται με τις λεπτομέρειες του σχεδιασμού σας
Συνήθεις χρήσεις και βιομηχανίες ακροφυσίων απορροφητή FGD:
Σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής άνθρακα και άλλων ορυκτών καυσίμων
Διυλιστήρια πετρελαίου
Αποτεφρωτήρες αστικών απορριμμάτων
Κλίβανοι τσιμέντου
Χυτήρια μετάλλων

Φύλλο δεδομένων υλικού SiC

Μειονεκτήματα με Ασβέστη/Ασβεστόλιθο

Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, τα συστήματα FGD που χρησιμοποιούν εξαναγκασμένη οξείδωση ασβέστη/ασβεστόλιθου (LSFO) περιλαμβάνουν τρία κύρια υποσυστήματα:

• Προετοιμασία, χειρισμός και αποθήκευση αντιδραστηρίου
• Απορροφητικό δοχείο
• Χειρισμός απορριμμάτων και υποπροϊόντων

Η προετοιμασία του αντιδραστηρίου συνίσταται στη μεταφορά θρυμματισμένου ασβεστόλιθου (CaCO3) από ένα σιλό αποθήκευσης σε μια αναδευόμενη δεξαμενή τροφοδοσίας. Ο προκύπτων πολτός ασβεστόλιθου στη συνέχεια αντλείται στο δοχείο απορρόφησης μαζί με τα καυσαέρια του λέβητα και τον οξειδωτικό αέρα. Τα ακροφύσια ψεκασμού παρέχουν λεπτές σταγόνες αντιδραστηρίου που στη συνέχεια ρέουν αντίθετα προς τα εισερχόμενα καυσαέρια. Το SO2 στα καυσαέρια αντιδρά με το πλούσιο σε ασβέστιο αντιδραστήριο για να σχηματίσει θειώδες ασβέστιο (CaSO3) και CO2. Ο αέρας που εισάγεται στον απορροφητή προάγει την οξείδωση του CaSO3 σε CaSO4 (διένυδρη μορφή).

Οι βασικές αντιδράσεις LSFO είναι:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Ο οξειδωμένος πολτός συλλέγεται στον πυθμένα του απορροφητή και στη συνέχεια ανακυκλώνεται μαζί με φρέσκο ​​αντιδραστήριο πίσω στις κεφαλές των ακροφυσίων ψεκασμού. Ένα μέρος του ρεύματος ανακύκλωσης αποσύρεται στο σύστημα διαχείρισης απορριμμάτων/υποπροϊόντων, το οποίο τυπικά αποτελείται από υδροκυκλώνες, φίλτρα τυμπάνων ή ιμάντα και μια δεξαμενή συγκράτησης αναδευόμενου λυμάτων/πορού. Τα λύματα από τη δεξαμενή συγκράτησης ανακυκλώνονται πίσω στη δεξαμενή τροφοδοσίας ασβεστολιθικών αντιδραστηρίων ή σε έναν υδροκυκλώνα όπου η υπερχείλιση απομακρύνεται ως εκροή.

Τυπική Σχηματική Διαδικασία Υγρού καθαρισμού με εξαναγκασμένη οξειδατίνη με ασβέστη/ασβεστόλιθο

Τα συστήματα υγρού LSFO συνήθως μπορούν να επιτύχουν αποτελεσματικότητα αφαίρεσης SO2 95-97 τοις εκατό. Ωστόσο, η επίτευξη επιπέδων άνω του 97,5 τοις εκατό για την κάλυψη των απαιτήσεων ελέγχου των εκπομπών είναι δύσκολη, ειδικά για εγκαταστάσεις που χρησιμοποιούν άνθρακα με υψηλή περιεκτικότητα σε θείο. Μπορούν να προστεθούν καταλύτες μαγνησίου ή ο ασβεστόλιθος να πυρωθεί σε ασβέστη υψηλότερης αντιδραστικότητας (CaO), αλλά τέτοιες τροποποιήσεις περιλαμβάνουν πρόσθετο εξοπλισμό της μονάδας και το σχετικό κόστος εργασίας και ενέργειας. Για παράδειγμα, η φρύξη σε ασβέστη απαιτεί την εγκατάσταση ξεχωριστού κλιβάνου ασβέστη. Επίσης, ο ασβέστης κατακρημνίζεται εύκολα και αυτό αυξάνει τη δυνατότητα σχηματισμού εναποθέσεων αλάτων στον πλυντήριο.

Το κόστος της φρύξης με ασβεστοκάμινο μπορεί να μειωθεί με απευθείας έγχυση ασβεστόλιθου στον κλίβανο του λέβητα. Σε αυτή την προσέγγιση, ο ασβέστης που παράγεται στο λέβητα μεταφέρεται με τα καυσαέρια στον πλυντήριο. Πιθανά προβλήματα περιλαμβάνουν ρύπανση του λέβητα, παρεμβολές στη μεταφορά θερμότητας και αδρανοποίηση ασβέστη λόγω υπερκαύσης στο λέβητα. Επιπλέον, ο ασβέστης μειώνει τη θερμοκρασία ροής της τηγμένης τέφρας σε λέβητες με καύση άνθρακα, με αποτέλεσμα στερεές εναποθέσεις που διαφορετικά δεν θα υπήρχαν.

Τα υγρά απόβλητα από τη διαδικασία LSFO κατευθύνονται συνήθως σε λίμνες σταθεροποίησης μαζί με υγρά απόβλητα από άλλα μέρη του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής. Το υγρό υγρό απόβλητο FGD μπορεί να κορεσθεί με θειώδεις και θειικές ενώσεις και οι περιβαλλοντικές εκτιμήσεις συνήθως περιορίζουν την απελευθέρωσή του σε ποτάμια, ρυάκια ή άλλα υδάτινα ρεύματα. Επίσης, η ανακύκλωση λυμάτων/ποτού πίσω στο πλυντήριο μπορεί να οδηγήσει στη συσσώρευση διαλυμένων αλάτων νατρίου, καλίου, ασβεστίου, μαγνησίου ή χλωριούχου. Αυτά τα είδη μπορούν τελικά να κρυσταλλωθούν εκτός εάν παρέχεται επαρκής αιμορραγία για να διατηρηθούν οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου άλατος κάτω από τον κορεσμό. Ένα επιπλέον πρόβλημα είναι ο αργός ρυθμός καθίζησης των στερεών αποβλήτων, που έχει ως αποτέλεσμα την ανάγκη για μεγάλες λιμνούλες σταθεροποίησης μεγάλου όγκου. Σε τυπικές συνθήκες, το καθιζημένο στρώμα σε μια λίμνη σταθεροποίησης μπορεί να περιέχει 50 τοις εκατό ή περισσότερο υγρή φάση ακόμη και μετά από αρκετούς μήνες αποθήκευσης.

Το θειικό ασβέστιο που ανακτάται από τον πολτό ανακύκλωσης απορροφητή μπορεί να έχει υψηλή περιεκτικότητα σε ασβεστόλιθο που δεν έχει αντιδράσει και τέφρα θειώδους ασβεστίου. Αυτοί οι ρύποι μπορούν να εμποδίσουν το θειικό ασβέστιο να πωληθεί ως συνθετικός γύψος για χρήση στην παραγωγή τοιχοποιίας, γύψου και τσιμέντου. Ο ασβεστόλιθος που δεν αντέδρασε είναι η κυρίαρχη ακαθαρσία που βρίσκεται στον συνθετικό γύψο και είναι επίσης μια κοινή ακαθαρσία στον φυσικό (εξορυσσόμενο) γύψο. Ενώ ο ίδιος ο ασβεστόλιθος δεν παρεμβαίνει στις ιδιότητες των τελικών προϊόντων σανίδων τοίχου, οι λειαντικές του ιδιότητες παρουσιάζουν προβλήματα φθοράς στον εξοπλισμό επεξεργασίας. Το θειώδες ασβέστιο είναι μια ανεπιθύμητη ακαθαρσία σε κάθε γύψο, καθώς το μέγεθος των λεπτών σωματιδίων του δημιουργεί προβλήματα απολέπισης και άλλα προβλήματα επεξεργασίας, όπως το πλύσιμο και η αφυδάτωση των κέικ.

Εάν τα στερεά που παράγονται στη διαδικασία LSFO δεν είναι εμπορικά εμπορεύσιμα ως συνθετικός γύψος, αυτό δημιουργεί ένα σημαντικό πρόβλημα διάθεσης απορριμμάτων. Για έναν λέβητα 1000 MW με καύση άνθρακα 1 τοις εκατό θείου, η ποσότητα γύψου είναι περίπου 550 τόνοι (βραχύ)/ημέρα. Για το ίδιο εργοστάσιο που χρησιμοποιεί άνθρακα θείο 2%, η παραγωγή γύψου αυξάνεται σε περίπου 1100 τόνους/ημέρα. Προσθέτοντας περίπου 1000 τόνους/ημέρα για την παραγωγή ιπτάμενης τέφρας, αυτό ανεβάζει τη συνολική χωρητικότητα στερεών αποβλήτων σε περίπου 1550 τόνους/ημέρα για την περίπτωση άνθρακα με θείο 1% και 2100 τόνους/ημέρα για την περίπτωση θείου 2%.

Πλεονεκτήματα EADS

Μια δοκιμασμένη τεχνολογία εναλλακτική του καθαρισμού LSFO αντικαθιστά τον ασβεστόλιθο με την αμμωνία ως αντιδραστήριο για την απομάκρυνση του SO2. Τα συστατικά άλεσης, αποθήκευσης, χειρισμού και μεταφοράς στερεών αντιδραστηρίων σε ένα σύστημα LSFO αντικαθίστανται από απλές δεξαμενές αποθήκευσης υδατικής ή άνυδρης αμμωνίας. Το σχήμα 2 δείχνει ένα σχηματικό σχήμα ροής για το σύστημα EADS που παρέχεται από την JET Inc.

Η αμμωνία, τα καυσαέρια, ο οξειδωτικός αέρας και το νερό διεργασίας εισέρχονται σε έναν απορροφητή που περιέχει πολλαπλά επίπεδα ακροφυσίων ψεκασμού. Τα ακροφύσια παράγουν λεπτά σταγονίδια αντιδραστηρίου που περιέχει αμμωνία για να διασφαλιστεί η στενή επαφή του αντιδραστηρίου με τα εισερχόμενα καυσαέρια σύμφωνα με τις ακόλουθες αντιδράσεις:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

Το SO2 στο ρεύμα καυσαερίων αντιδρά με την αμμωνία στο άνω μισό του δοχείου για να παράγει θειώδες αμμώνιο. Ο πυθμένας του δοχείου απορρόφησης χρησιμεύει ως δεξαμενή οξείδωσης όπου ο αέρας οξειδώνει το θειώδες αμμώνιο σε θειικό αμμώνιο. Το προκύπτον διάλυμα θειικού αμμωνίου αντλείται πίσω στις κεφαλές των ακροφυσίων ψεκασμού σε πολλαπλά επίπεδα στον απορροφητή. Πριν από την έξοδο του καθαρισμένου καυσαερίου από την κορυφή του απορροφητή, διέρχεται από έναν αποθαμβωτήρα που συνενώνει τυχόν παρασυρόμενα σταγονίδια υγρού και συλλαμβάνει λεπτά σωματίδια.

Η αντίδραση αμμωνίας με SO2 και η οξείδωση των θειωδών σε θειικό επιτυγχάνει υψηλό ρυθμό χρήσης αντιδραστηρίου. Τέσσερα κιλά θειικού αμμωνίου παράγονται για κάθε κιλό αμμωνίας που καταναλώνεται.

Όπως και με τη διαδικασία LSFO, ένα μέρος του ρεύματος ανακύκλωσης αντιδραστηρίου/προϊόντος μπορεί να αποσυρθεί για να παραχθεί ένα εμπορικό υποπροϊόν. Στο σύστημα EADS, το διάλυμα προϊόντος απογείωσης αντλείται σε ένα σύστημα ανάκτησης στερεών που αποτελείται από έναν υδροκυκλώνα και φυγόκεντρο για τη συμπύκνωση του προϊόντος θειικού αμμωνίου πριν από την ξήρανση και τη συσκευασία. Όλα τα υγρά (υπερχείλιση υδροκυκλώνα και συμπύκνωμα φυγοκέντρησης) κατευθύνονται πίσω σε μια δεξαμενή ιλυώδους πολτού και στη συνέχεια επανεισάγονται στο ρεύμα ανακύκλωσης θειικού αμμωνίου απορροφητή.

• Τα συστήματα EADS παρέχουν υψηλότερη απόδοση απομάκρυνσης SO2 (>99%), γεγονός που δίνει στους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα μεγαλύτερη ευελιξία για την ανάμειξη φθηνότερων, υψηλότερου θείου άνθρακα.
• Ενώ τα συστήματα LSFO δημιουργούν 0,7 τόνους CO2 για κάθε τόνο SO2 που αφαιρείται, η διαδικασία EADS δεν παράγει CO2.
• Επειδή ο ασβέστης και ο ασβεστόλιθος είναι λιγότερο αντιδραστικοί σε σύγκριση με την αμμωνία για την απομάκρυνση του SO2, απαιτείται υψηλότερη κατανάλωση νερού διεργασίας και ενέργεια άντλησης για την επίτευξη υψηλών ρυθμών κυκλοφορίας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερο λειτουργικό κόστος για τα συστήματα LSFO.
• Το κόστος κεφαλαίου για συστήματα EADS είναι παρόμοιο με εκείνο για την κατασκευή ενός συστήματος LSFO. Όπως σημειώθηκε παραπάνω, ενώ το σύστημα EADS απαιτεί εξοπλισμό επεξεργασίας και συσκευασίας υποπροϊόντων θειικού αμμωνίου, οι εγκαταστάσεις προετοιμασίας αντιδραστηρίων που σχετίζονται με το LSFO δεν απαιτούνται για άλεση, χειρισμό και μεταφορά.

Το πιο χαρακτηριστικό πλεονέκτημα του EADS είναι η εξάλειψη τόσο των υγρών όσο και των στερεών αποβλήτων. Η τεχνολογία EADS είναι μια διαδικασία μηδενικής απόρριψης υγρών, που σημαίνει ότι δεν απαιτείται επεξεργασία λυμάτων. Το στερεό υποπροϊόν θειικού αμμωνίου είναι άμεσα εμπορεύσιμο. Η θειική αμμωνία είναι το πιο χρησιμοποιούμενο λίπασμα και συστατικό λιπάσματος στον κόσμο, με ανάπτυξη στην παγκόσμια αγορά να αναμένεται έως το 2030. Επιπλέον, ενώ η παραγωγή θειικού αμμωνίου απαιτεί φυγόκεντρο, στεγνωτήριο, μεταφορέα και εξοπλισμό συσκευασίας, αυτά τα είδη είναι μη ιδιόκτητα και εμπορικά διαθέσιμος. Ανάλογα με τις οικονομικές συνθήκες και τις συνθήκες της αγοράς, το λίπασμα θειικού αμμωνίου μπορεί να αντισταθμίσει το κόστος για την αποθείωση καυσαερίων με βάση την αμμωνία και ενδεχομένως να προσφέρει ένα σημαντικό κέρδος.

Σχηματική διαδικασία αποθείωσης αποτελεσματικής αμμωνίας

Η Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd είναι μία από τις μεγαλύτερες λύσεις νέων υλικών κεραμικού καρβιδίου του πυριτίου στην Κίνα. Τεχνικό κεραμικό SiC: Η σκληρότητα του Moh είναι 9 (η σκληρότητα του New Moh είναι 13), με εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και τη διάβρωση, εξαιρετική τριβή – αντοχή και αντιοξείδωση. Η διάρκεια ζωής του προϊόντος SiC είναι 4 έως 5 φορές μεγαλύτερη από 92% υλικό αλουμίνας. Το MOR του RBSiC είναι 5 έως 7 φορές μεγαλύτερο από αυτό του SNBSC, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πιο σύνθετα σχήματα. Η διαδικασία προσφοράς είναι γρήγορη, η παράδοση είναι όπως υποσχέθηκε και η ποιότητα δεν υστερεί σε καμία. Επιμένουμε πάντα να αμφισβητούμε τους στόχους μας και δίνουμε την καρδιά μας πίσω στην κοινωνία.