Boquilla FGD de carburo de silicio para la desulfuración en la planta de energía

Boquillas de desulfuración de gases de combustión (FGD)
La eliminación de óxidos de azufre, comúnmente conocidos como SOX, de un gas de escape usando un reactivo alcalino, como una lechada de piedra caliza húmeda.

Cuando los combustibles fósiles se utilizan en procesos de combustión para ejecutar calderas, hornos u otros equipos, tienen el potencial de liberar SO2 o SO3 como parte del gas de escape. Estos óxidos de azufre reaccionan fácilmente con otros elementos para formar un compuesto dañino como el ácido sulfúrico y tienen el potencial de afectar negativamente la salud humana y el medio ambiente. Debido a estos posibles efectos, el control de este compuesto en gases de combustión es una parte esencial de las centrales eléctricas de carbón y otras aplicaciones industriales.

Debido a las preocupaciones de erosión, enchufación y acumulación, uno de los sistemas más confiables para controlar estas emisiones es un proceso de desulfuración de gases de combustión húmeda (FGD) de la torre abierta que utiliza una piedra caliza, cal hidratada, agua de mar u otra solución alcalina. Las boquillas de pulverización pueden distribuir de manera efectiva y confiable estos lloses en torres de absorción. Al crear patrones uniformes de gotas de tamaño adecuado, estas boquillas pueden crear efectivamente el área de superficie necesaria para una absorción adecuada al tiempo que minimiza el arrastre de la solución de fregado en el gas de combustión.

Seleccionar una boquilla de absorción de FGD:
Factores importantes a considerar:

Fregado de la densidad de medios y viscosidad
Tamaño de gota requerido
El tamaño correcto de la gota es esencial para garantizar las tasas de absorción adecuadas.
Material de boquilla
Como el gas de combustión es a menudo corrosivo y el fluido de fregado es frecuentemente una lechada con alto contenido de sólidos y propiedades abrasivas, seleccionar la corrosión apropiada y el material resistente al desgaste es importante
Resistencia a la obras de boquilla
Como el fluido de fregado es frecuentemente una lechada con alto contenido de sólidos, la selección de la boquilla con respecto a la resistencia a la obstrucción es importante
Patrón y colocación de spray de boquilla
Para garantizar una absorción adecuada, la cobertura completa de la corriente de gas sin bypass y el tiempo de residencia suficiente es importante
Tamaño y tipo de conexión de boquilla
Requerido por tasas de flujo de fluido requerido
Caída de presión disponible (∆p) a través de la boquilla
∆P = Presión de suministro en la entrada de la boquilla - Presión de proceso fuera de la boquilla
Nuestros ingenieros experimentados pueden ayudar a determinar qué boquilla funcionará según sea necesario con sus detalles de diseño.
Usos e industrias comunes de boquilla de absorción de FGD:
Carbón y otras plantas de energía de combustible fósil
Refinerías de petróleo
Incineradores de desechos municipales
Hornos de cemento
Fundición de metal

Hoja de datos de material sic

Inconvenientes con lima/piedra caliza

Como se muestra en la Figura 1, los sistemas FGD que emplean la oxidación forzada de cal/piedra caliza (LSFO) incluyen tres subsistemas principales:

• Preparación, manejo y almacenamiento de reactivos
• Recipiente absorbente
• Manejo de desechos y subproductos

La preparación de reactivos consiste en transmitir piedra caliza triturada (CACO3) de un silo de almacenamiento a un tanque de alimentación agitado. La lechada de piedra caliza resultante se bombea al recipiente absorbente junto con el gas de combustión de la caldera y el aire oxidante. Las boquillas de pulverización entregan gotas finas de reactivo que luego fluyen contracurrente al gas de combustión entrante. El SO2 en el gas de combustión reacciona con el reactivo rico en calcio para formar sulfito de calcio (CASO3) y CO2. El aire introducido en el absorbedor promueve la oxidación de CASO3 a CASO4 (forma de dihidrato).

Las reacciones básicas de LSFO son:

Caco3 + SO2 → CASO3 + CO2 · 2H2O

La lechada oxidada se acumula en el fondo del absorbedor y posteriormente se recicla junto con reactivos frescos de regreso a los encabezados de boquilla de pulverización. Se retira una parte de la corriente de reciclaje al sistema de manejo de residuos/subproductos, que generalmente consiste en hidrociclones, filtros de tambor o cinturón, y un tanque agitado de aguas residuales/licores de aguas residuales. Las aguas residuales del tanque de retención se recicla de regreso al tanque de alimentación de reactivo de piedra caliza o a un hidrociclón donde el desbordamiento se elimina como efluente.

Esquema del proceso típico de lima/caliza oxidatina oxidatina esquema

Los sistemas LSFO húmedos generalmente pueden lograr eficiencias de eliminación de SO2 del 95-97 por ciento. Sin embargo, alcanzar niveles superiores al 97.5 por ciento para cumplir con los requisitos de control de emisiones es difícil, especialmente para las plantas que utilizan carbones altos de azufre. Se pueden agregar catalizadores de magnesio o la piedra caliza se puede calcinar a una lima de mayor reactividad (CAO), pero tales modificaciones involucran equipos de plantas adicionales y los costos de mano de obra y energía asociados. Por ejemplo, la calcinación a la cal requiere la instalación de un horno de cal separado. Además, la cal se precipita fácilmente y esto aumenta el potencial de formación de depósitos de escala en el depurador.

El costo de la calcinación con un horno de cal se puede reducir inyectando directamente piedra caliza en el horno de la caldera. En este enfoque, la cal generada en la caldera se transporta con el gas de combustión hacia el depurador. Los posibles problemas incluyen el ensuciamiento de la caldera, la interferencia con la transferencia de calor e inactivación de cal debido a la sobrecarga en la caldera. Además, la cal reduce la temperatura de flujo de las cenizas fundidas en las calderas a carbón, lo que resulta en depósitos sólidos que de otro modo no ocurrirían.

Los desechos líquidos del proceso LSFO generalmente se dirigen a estanques de estabilización junto con desechos líquidos de otras partes de la planta de energía. El efluente líquido FGD húmedo puede saturarse con compuestos de sulfito y sulfato y las consideraciones ambientales generalmente limitan su liberación a ríos, arroyos u otros cursos de agua. Además, el reciclaje de aguas residuales/licor de regreso al depurador puede conducir a la acumulación de sales disueltas de sodio, potasio, calcio, magnesio o cloruro. Estas especies eventualmente pueden cristalizar a menos que se proporcione hemorragia suficiente para mantener las concentraciones de sal disueltas por debajo de la saturación. Un problema adicional es la lenta tasa de asentamiento de sólidos de desechos, lo que resulta en la necesidad de grandes estanques de estabilización de alto volumen. En condiciones típicas, la capa asentada en un estanque de estabilización puede contener un 50 por ciento o más fase líquida incluso después de varios meses de almacenamiento.

El sulfato de calcio recuperado de la suspensión de reciclaje de absorbentes puede ser alto en cenizas de piedra caliza y sulfito de calcio sin reaccionar. Estos contaminantes pueden evitar que el sulfato de calcio se venda como yeso sintético para su uso en la producción de tablas de pared, yeso y cemento. La piedra caliza sin reaccionar es la impureza predominante que se encuentra en el yeso sintético y también es una impureza común en el yeso natural (minado). Si bien la piedra caliza en sí no interfiere con las propiedades de los productos finales de la placa, sus propiedades abrasivas presentan problemas de desgaste para el equipo de procesamiento. El sulfito de calcio es una impureza no deseada en cualquier yeso, ya que su tamaño de partícula fina plantea problemas de escala y otros problemas de procesamiento, como el lavado de pasteles y el desagüe.

Si los sólidos generados en el proceso LSFO no son comercialmente comercializables como yeso sintético, esto plantea un problema considerable de eliminación de desechos. Para una caldera de 1000 MW que dispara 1 por ciento de carbón de azufre, la cantidad de yeso es de aproximadamente 550 toneladas (cortas)/día. Para la misma planta que dispara 2 por ciento de carbón de azufre, la producción de yeso aumenta a aproximadamente 1100 toneladas/día. Agregando unas 1000 toneladas/día para la producción de cenizas volantes, esto lleva el tonelaje total de residuos sólidos a aproximadamente 1550 toneladas/día para el caso de carbón de azufre del 1 por ciento y 2100 toneladas/día para el caso de azufre del 2 por ciento.

Ventajas de Eads

Una alternativa de tecnología probada al fregado LSFO reemplaza la piedra caliza con amoníaco como reactivo para la eliminación de SO2. Los componentes de fresado, almacenamiento, manejo y transporte de reactivos sólidos en un sistema LSFO son reemplazados por simples tanques de almacenamiento para amoníaco acuoso o anhidro. La Figura 2 muestra un esquema de flujo para el sistema EADS proporcionado por Jet Inc.

El amoníaco, el gas de combustión, el aire oxidante y el agua de proceso ingresan a un absorbedor que contiene múltiples niveles de boquillas de pulverización. Las boquillas generan gotas finas de reactivo que contiene amoníaco para garantizar un contacto íntimo de reactivo con gases de combustión entrantes de acuerdo con las siguientes reacciones:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4) 2SO3

(2) (NH4) 2SO3 + ½O2 → (NH4) 2SO4

El SO2 en la corriente de gases de combustión reacciona con amoníaco en la mitad superior del vaso para producir sulfito de amonio. El fondo del vaso absorbente sirve como un tanque de oxidación donde el aire oxida el sulfito de amonio a sulfato de amonio. La solución de sulfato de amonio resultante se bombea de nuevo a los encabezados de la boquilla de pulverización en múltiples niveles en el absorbedor. Antes del gas de combustión fregado que sale de la parte superior del absorbedor, pasa a través de un depilador que fusiona cualquier gota de líquido arrastrado y captura partículas finas.

La reacción de amoníaco con SO2 y la oxidación de sulfito a sulfato alcanza una alta tasa de utilización de reactivos. Se producen cuatro libras de sulfato de amonio por cada libra de amoníaco consumido.

Al igual que con el proceso LSFO, se puede retirar una parte de la corriente de reciclaje de reactivo/producto para producir un subproducto comercial. En el sistema EADS, la solución del producto de despegue se bombea a un sistema de recuperación de sólidos que consiste en un hidrociclón y una centrífuga para concentrar el producto de sulfato de amonio antes del secado y el embalaje. Todos los líquidos (desbordamiento de hidrociclones y centrífuga centrifugados) se dirigen de regreso a un tanque de suspensión y luego se reintroducen en la corriente de reciclaje de sulfato de amonio absorbente.

• Los sistemas EADS proporcionan una mayor eficiencia de eliminación de SO2 (> 99%), lo que le da a las centrales eléctricas de carbón más flexibilidad para mezclar brasas más baratas y más altas de azufre.
• Mientras que los sistemas LSFO crean 0.7 toneladas de CO2 por cada tonelada de SO2 eliminado, el proceso EADS no produce CO2.
• Debido a que la cal y la piedra caliza son menos reactivas en comparación con el amoníaco para la eliminación de SO2, se requiere un mayor consumo de agua de proceso y energía de bombeo para lograr altas tasas de circulación. Esto da como resultado mayores costos operativos para los sistemas LSFO.
• Los costos de capital para los sistemas EADS son similares a los de la construcción de un sistema LSFO. Como se señaló anteriormente, si bien el sistema EADS requiere equipos de procesamiento y empaque de subproductos de sulfato de amonio, las instalaciones de preparación de reactivos asociadas con LSFO no son necesarias para molienda, manejo y transporte.

La ventaja más distintiva de EADS es la eliminación de los desechos líquidos y sólidos. La tecnología EADS es un proceso de descarga cero líquido, lo que significa que no se requiere tratamiento de aguas residuales. El subproducto sólido de sulfato de amonio es fácilmente comercializable; El sulfato de amoníaco es el componente de fertilizantes y fertilizantes más utilizado en el mundo, con el crecimiento del mercado mundial esperado hasta 2030. Además, mientras que la fabricación de sulfato de amonio requiere una centrífuga, secadora, transportes y equipos de envasado, estos elementos no son propietarios y están disponibles comercialmente. Dependiendo de las condiciones económicas y del mercado, el fertilizante de sulfato de amonio puede compensar los costos de la desulfuración de gases de combustión basada en amoníaco y potencialmente proporcionar una ganancia sustancial.

Esquema de proceso de desulfurización de amoníaco eficiente

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd es una de las soluciones nuevas de material de cerámica de carburo de silicio más grande en China. Cerámica técnica SIC: la dureza del Ministerio de Salud es de 9 (la dureza del New Moh es 13), con una excelente resistencia a la erosión y la corrosión, excelente abrasión: resistencia y antioxidación. La vida útil del producto SIC es de 4 a 5 veces más que el material de alúmina del 92%. El MOR de RBSIC es de 5 a 7 veces que el de SNBSC, se puede usar para formas más complejas. El proceso de cotización es rápido, la entrega es como se promete y la calidad es insuperable. Siempre persistimos en desafiar nuestros objetivos y devolver nuestros corazones a la sociedad.