Hiilen poltosta voimalaitoksissa syntyy kiinteää jätettä, kuten pohja- ja lentotuhkaa sekä savukaasuja, jotka vapautuvat ilmakehään. Monien laitosten on poistettava SOx-päästöt savukaasuista käyttämällä savukaasujen rikinpoistojärjestelmiä (FGD). Kolme johtavaa Yhdysvalloissa käytettävää FGD-tekniikkaa ovat märkäpesu (85 % asennuksista), kuivapesu (12 %) ja kuivasorbenttiruiskutus (3 %). Märkäpesurit poistavat tyypillisesti yli 90 % SOx:sta, verrattuna kuivapesureihin, jotka poistavat 80 %. Tässä artikkelissa esitellään uusinta teknologiaa kosteuden syntyvän jäteveden käsittelyynFGD-järjestelmät.
Märkä FGD:n perusteet
Märkä FGD-teknologioilla on yhteistä lietereaktoriosa ja kiintoaineen vedenpoistoosasto. Erityyppisiä absorboijia on käytetty, mukaan lukien pakatut ja tarjotintornit, venturi-pesurit ja suihkupesurit reaktoriosassa. Absorbentit neutraloivat happamat kaasut kalkki-, natriumhydroksidi- tai kalkkikiven alkalisella lietteellä. Useista taloudellisista syistä uudemmat pesurit käyttävät yleensä kalkkikivilietettä.
Kun kalkkikivi reagoi SOx:n kanssa absorboijan pelkistävissä olosuhteissa, SO 2 (SOx:n pääkomponentti) muuttuu sulfiitiksi ja muodostuu runsaasti kalsiumsulfiittia sisältävää lietettä. Aiemmat FGD-järjestelmät (kutsuttiin luonnolliseksi hapettumissysteemiksi tai estyneiksi hapetusjärjestelmiksi) tuottivat kalsiumsulfiittisivutuotteen. UudempiFGD-järjestelmätkäyttää hapetusreaktoria, jossa kalsiumsulfiittiliete muutetaan kalsiumsulfaatiksi (kipsiksi); näitä kutsutaan kalkkikiven pakkohapetuksen (LSFO) FGD-järjestelmiksi.
Tyypillisissä nykyaikaisissa LSFO FGD-järjestelmissä käytetään joko suihkutorni-absorberia, jonka pohjassa on kiinteä hapetusreaktori (kuva 1) tai suihkukuplitinjärjestelmää. Jokaisessa kaasu absorboituu kalkkikivilietteeseen hapettomissa olosuhteissa; liete siirtyy sitten aerobiseen reaktoriin tai reaktiovyöhykkeeseen, jossa sulfiitti muuttuu sulfaatiksi ja kipsi saostuu. Hydraulinen pidätysaika hapetusreaktorissa on noin 20 minuuttia.
1. Ruiskupylvään kalkkikiven pakkohapetus (LSFO) FGD-järjestelmä. LSFO-pesurissa liete siirtyy reaktoriin, jossa ilmaa lisätään pakottamaan sulfiitin hapettumisen sulfaatiksi. Tämä hapettuminen näyttää muuttavan seleniittiä selenaatiksi, mikä johtaa myöhemmin käsittelyongelmiin. Lähde: CH2M HILL
Nämä järjestelmät toimivat tyypillisesti 14-18 % suspendoituneiden kiintoaineiden kanssa. Suspendoituneet kiintoaineet koostuvat hienosta ja karkeasta kipsikiintoaineesta, lentotuhkasta ja inertistä materiaalista, joka on lisätty kalkkikiven mukana. Kun kiintoainepitoisuus saavuttaa ylärajan, liete puhdistetaan. Useimmat LSFO FGD -järjestelmät käyttävät mekaanisia kiintoaineiden erotus- ja vedenpoistojärjestelmiä kipsin ja muiden kiintoaineiden erottamiseen huuhteluvedestä (kuva 2).
2. FGD purge kipsin vedenpoistojärjestelmä. Tyypillisessä kipsin vedenpoistojärjestelmässä huuhtelussa olevat hiukkaset luokitellaan tai erotetaan karkeisiin ja hienoihin fraktioihin. Hydrokloonin ylivuotossa erotetaan hienojakoisia hiukkasia, jolloin syntyy alivirtaus, joka koostuu enimmäkseen suurista kipsikiteistä (mahdollista myyntiä varten), joista voidaan poistaa vesi alhaiseen kosteuspitoisuuteen tyhjiöhihnavedenpoistojärjestelmällä. Lähde: CH2M HILL
Joissakin FGD-järjestelmissä käytetään painovoiman sakeuttajia tai laskeutusaltaita kiinteiden aineiden luokitukseen ja vedenpoistoon, ja joissakin käytetään sentrifugeja tai pyöriviä tyhjiörumpukuivausjärjestelmiä, mutta useimmat uudet järjestelmät käyttävät hydroklooneja ja tyhjiöhihnoja. Jotkut voivat käyttää kahta hydroklonia sarjassa lisätäkseen kiintoaineiden poistoa vedenpoistojärjestelmässä. Osa hydroklonin ylivuotosta voidaan palauttaa FGD-järjestelmään jäteveden virtauksen vähentämiseksi.
Puhdistus voidaan aloittaa myös, kun FGD-lietteeseen on kertynyt klorideja, mikä on välttämätöntä FGD-järjestelmän rakennusmateriaalien korroosionkestävyyden asettamien rajojen vuoksi.
FGD jäteveden ominaisuudet
FGD-jäteveden koostumukseen vaikuttavat monet muuttujat, kuten hiilen ja kalkkikiven koostumus, pesurin tyyppi ja käytetty kipsin vedenpoistojärjestelmä. Hiili tuo mukanaan happamia kaasuja – kuten klorideja, fluorideja ja sulfaatteja – sekä haihtuvia metalleja, kuten arseenia, elohopeaa, seleeniä, booria, kadmiumia ja sinkkiä. Kalkkikivi lisää rautaa ja alumiinia (savimineraaleista) FGD-jäteveteen. Kalkkikivi jauhetaan tyypillisesti märkäkuulamyllyssä, ja pallojen eroosio ja korroosio lisäävät rautaa kalkkikivilietteeseen. Savella on taipumus lisätä inerttejä hienojakoisia aineita, mikä on yksi syy siihen, miksi jätevesi puhdistetaan pesurista.
Lähettäjä: Thomas E. Higgins, PhD, PE; A. Thomas Sandy, PE; ja Silas W. Givens, PE.
Sähköposti:[sähköposti suojattu]
Postitusaika: 04.08.2018