Boquilla FGD de carburo de silicio para desulfuración en central eléctrica

Boquillas absorbentes de desulfuración de gases de combustión (FGD)
Eliminación de óxidos de azufre, comúnmente conocidos como SOx, de los gases de escape utilizando un reactivo alcalino, como una suspensión húmeda de piedra caliza.

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

Debido a los problemas de erosión, obstrucción y acumulación, uno de los sistemas más confiables para controlar estas emisiones es un proceso de desulfuración húmeda de gases de combustión (FGD) de torre abierta que utiliza piedra caliza, cal hidratada, agua de mar u otra solución alcalina. Las boquillas de aspersión pueden distribuir de manera efectiva y confiable estas lechadas en torres de absorción. Al crear patrones uniformes de gotas del tamaño adecuado, estas boquillas pueden crear de manera efectiva el área de superficie necesaria para una absorción adecuada y al mismo tiempo minimizar el arrastre de la solución de lavado hacia los gases de combustión.

Selección de una boquilla absorbente FGD:
Factores importantes a considerar:

Densidad y viscosidad del medio de fregado.
Tamaño de gota requerido
El tamaño de gota correcto es esencial para garantizar tasas de absorción adecuadas.
Material de la boquilla
Como los gases de combustión suelen ser corrosivos y el fluido de lavado es frecuentemente una suspensión con alto contenido de sólidos y propiedades abrasivas, es importante seleccionar el material adecuado resistente a la corrosión y al desgaste.
Resistencia a la obstrucción de la boquilla
Como el líquido de lavado es frecuentemente una suspensión con alto contenido de sólidos, es importante seleccionar la boquilla teniendo en cuenta la resistencia a la obstrucción.
Patrón de pulverización y ubicación de la boquilla
Para garantizar una absorción adecuada, es importante cubrir completamente la corriente de gas sin derivación y con un tiempo de residencia suficiente.
Tamaño y tipo de conexión de boquilla
Caudales de fluido de lavado necesarios
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 lo requerido con los detalles de su diseño.
Usos e industrias comunes de las boquillas absorbentes FGD:
Centrales eléctricas de carbón y otros combustibles fósiles
Refinerías de petróleo
Incineradores de residuos municipales
Hornos de cemento
fundiciones de metales

Hoja de datos del material de SiC

Inconvenientes de la cal/piedra caliza

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

• Preparación, manipulación y almacenamiento de reactivos.
• Vaso absorbente
• Manejo de residuos y subproductos.

La preparación del reactivo consiste en transportar piedra caliza triturada (CaCO3) desde un silo de almacenamiento a un tanque de alimentación agitado. La suspensión de piedra caliza resultante se bombea luego al recipiente absorbente junto con los gases de combustión de la caldera y el aire oxidante. Las boquillas de pulverización liberan finas gotas de reactivo que luego fluyen en contracorriente al gas de combustión entrante. El SO2 de los gases de combustión reacciona con el reactivo rico en calcio para formar sulfito de calcio (CaSO3) y CO2. El aire introducido en el absorbente promueve la oxidación de CaSO3 a CaSO4 (forma dihidrato).

Las reacciones básicas de LSFO son:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

La suspensión oxidada se acumula en el fondo del absorbente y posteriormente se recicla junto con el reactivo nuevo a los cabezales de las boquillas de pulverización. Una porción de la corriente de reciclaje se retira al sistema de manejo de desechos/subproductos, que generalmente consta de hidrociclones, filtros de tambor o de correa y un tanque de retención de aguas residuales/licores agitados. Las aguas residuales del tanque de retención se reciclan de regreso al tanque de alimentación de reactivo de piedra caliza o a un hidrociclón donde el exceso se elimina como efluente.

Esquema típico del proceso de lavado húmedo con oxidación forzada de cal/piedra caliza

Los sistemas LSFO húmedos normalmente pueden lograr eficiencias de eliminación de SO2 del 95 al 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 con alto contenido de azufre. Se pueden agregar catalizadores de magnesio o la piedra caliza se puede calcinar hasta obtener cal (CaO) de mayor reactividad, pero tales modificaciones implican equipos adicionales de la planta y los costos asociados de mano de obra y energía. Por ejemplo, la calcinación a cal requiere la instalación de un horno de cal independiente. Además, la cal precipita fácilmente y esto aumenta el potencial de formación de depósitos de incrustaciones en el depurador.

El coste 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 lleva con los gases de combustión al depurador. Los posibles problemas incluyen suciedad en la caldera, interferencia con la transferencia de calor e inactivación de cal debido a un exceso de combustión en la caldera. Además, la cal reduce la temperatura de flujo de las cenizas fundidas en las calderas de carbón, lo que da lugar a depósitos sólidos que de otro modo no se producirían.

Los desechos líquidos del proceso LSFO generalmente se dirigen a estanques de estabilización junto con los desechos líquidos de otras partes de la planta de energía. El efluente líquido húmedo de FGD 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, reciclar las aguas residuales o el licor al depurador puede provocar la acumulación de sales disueltas de sodio, potasio, calcio, magnesio o cloruro. Estas especies pueden eventualmente cristalizar a menos que se proporcione suficiente purga para mantener las concentraciones de sal disuelta por debajo de la saturación. Un problema adicional es la lenta tasa de sedimentación de los sólidos residuales, lo que resulta en la necesidad de estanques de estabilización grandes y de alto volumen. En condiciones típicas, la capa sedimentada en un estanque de estabilización puede contener 50 por ciento o más de fase líquida incluso después de varios meses de almacenamiento.

El sulfato de calcio recuperado de la suspensión de reciclaje del absorbente puede tener un alto contenido de piedra caliza sin reaccionar y cenizas de sulfito de calcio. Estos contaminantes pueden impedir que el sulfato de calcio se venda como yeso sintético para su uso en la producción de paneles de yeso, yeso y cemento. La piedra caliza que no ha reaccionado es la impureza predominante que se encuentra en el yeso sintético y también es una impureza común en el yeso natural (extraído). Si bien la piedra caliza en sí misma no interfiere con las propiedades de los productos finales de los paneles de yeso, sus propiedades abrasivas presentan problemas de desgaste para los equipos de procesamiento. El sulfito de calcio es una impureza no deseada en cualquier yeso, ya que su fino tamaño de partícula plantea problemas de incrustación y otros problemas de procesamiento, como el lavado de la torta y la deshidratación.

Si los sólidos generados en el proceso LSFO no son comercializables como yeso sintético, esto plantea un problema considerable de eliminación de residuos. Para una caldera de 1000 MW que quema carbón con un 1 por ciento de azufre, la cantidad de yeso es de aproximadamente 550 toneladas (cortas)/día. Para la misma planta que quema carbón con un 2 por ciento de azufre, la producción de yeso aumenta a aproximadamente 1100 toneladas/día. Sumando unas 1.000 toneladas/día para la producción de cenizas volantes, esto eleva el tonelaje total de residuos sólidos a unas 1.550 toneladas/día para el caso de carbón con un 1 por ciento de azufre y a 2.100 toneladas/día para el caso con un 2 por ciento de azufre.

Ventajas de EADS

Una alternativa tecnológica comprobada al lavado con LSFO reemplaza la piedra caliza con amoníaco como reactivo para la eliminación de SO2. Los componentes de molienda, almacenamiento, manipulación y transporte de reactivos sólidos en un sistema LSFO se reemplazan por tanques de almacenamiento simples para amoníaco acuoso o anhidro. La Figura 2 muestra un esquema de flujo para el sistema EADS proporcionado por JET Inc.

El amoníaco, los gases de combustión, el aire oxidante y el agua de proceso ingresan a un absorbente que contiene múltiples niveles de boquillas rociadoras. Las boquillas generan finas gotas de reactivo que contiene amoníaco para asegurar un contacto íntimo del reactivo con los 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 el amoníaco en la mitad superior del recipiente para producir sulfito de amonio. El fondo del recipiente absorbente sirve como 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 regreso a los cabezales de las boquillas de aspersión en múltiples niveles en el absorbente. Antes de que los gases de combustión depurados salgan por la parte superior del absorbente, pasan a través de un desempañador que fusiona las gotas de líquido arrastradas y captura las partículas finas.

La reacción del amoníaco con SO2 y la oxidación del sulfito a sulfato logra una alta tasa de utilización del reactivo. Por cada libra de amoníaco consumida se producen cuatro libras de sulfato de amonio.

Al igual que con el proceso LSFO, una parte de la corriente de reciclaje de reactivo/producto se puede retirar para producir un subproducto comercial. En el sistema EADS, la solución del producto extraído se bombea a un sistema de recuperación de sólidos que consta de un hidrociclón y una centrífuga para concentrar el producto de sulfato de amonio antes del secado y envasado. Todos los líquidos (desbordamiento del hidrociclón y concentrado de la centrífuga) se devuelven a un tanque de lodos y luego se reintroducen en la corriente de reciclaje de sulfato de amonio del absorbente.

• Los sistemas de EADS proporcionan mayores eficiencias de eliminación de SO2 (>99%), lo que proporciona a las centrales eléctricas alimentadas con carbón más flexibilidad para mezclar carbones más baratos y con mayor contenido de azufre.
• Mientras que los sistemas LSFO crean 0,7 toneladas de CO2 por cada tonelada de SO2 eliminada, el proceso de 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 resulta en mayores costos operativos para los sistemas LSFO.
• Los costes de capital de 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 envasado de subproductos de sulfato de amonio, las instalaciones de preparación de reactivos asociadas con LSFO no son necesarias para la molienda, manipulación y transporte.

La ventaja más distintiva de EADS es la eliminación de residuos tanto líquidos como sólidos. La tecnología de EADS es un proceso sin descarga líquida, lo que significa que no se requiere tratamiento de aguas residuales. El subproducto de sulfato de amonio sólido es fácilmente comercializable; El sulfato de amoníaco es el fertilizante y el componente de fertilizantes más utilizado en el mundo, y se espera un crecimiento del mercado mundial hasta 2030. Además, si bien la fabricación de sulfato de amonio requiere una centrífuga, una secadora, un transportador y un equipo de envasado, estos elementos no son propietarios y están comercialmente disponibles. disponible. 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 a base de amoníaco y potencialmente proporcionar una ganancia sustancial.

Esquema del proceso eficiente de desulfuración de amoníaco

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd es una de las soluciones de nuevos materiales cerámicos de carburo de silicio más grandes de China. Cerámica técnica SiC: La dureza de Moh es 9 (la dureza de New Moh es 13), con excelente resistencia a la erosión y corrosión, excelente resistencia a la abrasión y a la oxidación. La vida útil del producto SiC es de 4 a 5 veces más larga que la del material con 92 % de alúmina. El MOR de RBSiC es de 5 a 7 veces mayor que el de SNBSC; se puede utilizar para formas más complejas. El proceso de cotización es rápido, la entrega es la prometida y la calidad es insuperable. Siempre persistimos en desafiar nuestros objetivos y devolver nuestro corazón a la sociedad.