Piikarbidi FGD-suutin rikinpoistoon voimalaitoksessa

Savukaasujen rikinpoisto (FGD) -absorbersuuttimet
Rikin oksidien, joita yleisesti kutsutaan nimellä SOx, poistaminen pakokaasuista alkalireagenssilla, kuten märkä kalkkikiviliete.

Kun fossiilisia polttoaineita käytetään polttoprosesseissa kattiloiden, uunien tai muiden laitteiden käyttämiseen, ne voivat vapauttaa SO2:ta tai SO3:a osana pakokaasua. Nämä rikkioksidit reagoivat helposti muiden alkuaineiden kanssa muodostaen haitallisia yhdisteitä, kuten rikkihappoa, ja niillä on mahdollisuus vaikuttaa kielteisesti ihmisten terveyteen ja ympäristöön. Näiden mahdollisten vaikutusten vuoksi tämän yhdisteen hallinta savukaasuissa on olennainen osa hiilivoimaloita ja muita teollisia sovelluksia.

Eroosiosta, tukkeutumisesta ja kerääntymisestä johtuen yksi luotettavimmista järjestelmistä näiden päästöjen hallitsemiseksi on avoimen tornin märkä savukaasujen rikinpoistoprosessi (FGD), jossa käytetään kalkkikiveä, hydratoitua kalkkia, merivettä tai muuta alkalista liuosta. Suihkusuuttimet pystyvät jakamaan nämä lietteet tehokkaasti ja luotettavasti absorptiotorneihin. Luomalla tasaiset kuviot oikeankokoisista pisaroista, nämä suuttimet pystyvät tehokkaasti luomaan pinta-alan, joka tarvitaan oikeaan imeytymiseen ja minimoiden samalla pesuliuoksen kulkeutumisen savukaasuihin.

FGD-absorbersuuttimen valitseminen:
Tärkeitä huomioitavia tekijöitä:

Pesuaineen tiheys ja viskositeetti
Vaadittu pisarakoko
Oikea pisarakoko on olennainen oikean absorptionopeuden varmistamiseksi
Suuttimen materiaali
Koska savukaasut ovat usein syövyttäviä ja pesuneste on usein lietettä, jolla on korkea kiintoainepitoisuus ja hankaavia ominaisuuksia, on tärkeää valita sopiva korroosiota ja kulutusta kestävä materiaali.
Suuttimen tukkeutumiskestävyys
Koska pesuneste on usein lietettä, jossa on korkea kiintoainepitoisuus, suuttimen valinta tukkeutumiskestävyyden kannalta on tärkeää
Suuttimen suihkukuvio ja sijoitus
Oikean absorption varmistamiseksi on tärkeää kaasuvirran täydellinen peitto ilman ohitusta ja riittävä viipymäaika
Suuttimen liitännän koko ja tyyppi
Vaaditut pesunesteen virtausnopeudet
Käytettävissä oleva painehäviö (∆P) suuttimen yli
∆P = syöttöpaine suuttimen sisääntulossa – prosessipaine suuttimen ulkopuolella
Kokeneet insinöörimme voivat auttaa määrittämään, mikä suutin toimii tarpeidesi mukaan
Yleiset FGD-absorber-suuttimien käyttötarkoitukset ja teollisuudenalat:
Hiilen ja muiden fossiilisten polttoaineiden voimalaitokset
Öljynjalostamot
Yhdyskuntajätteen polttolaitokset
Sementtiuunit
Metallisulattimet

SiC-materiaalien tietolehti

Kalkki/kalkkikiven haitat

Kuten kuvasta 1 näkyy, FGD-järjestelmät, joissa käytetään kalkki/kalkkikiven pakkohapetusta (LSFO), sisältävät kolme suurta alajärjestelmää:

• Reagenssin valmistus, käsittely ja varastointi
• Imeytysastia
• Jätteiden ja sivutuotteiden käsittely

Reagenssin valmistus koostuu murskatun kalkkikiven (CaCO3) kuljettamisesta varastosiilosta sekoitettuun syöttösäiliöön. Syntynyt kalkkikiviliete pumpataan sitten absorbointiastiaan yhdessä kattilan savukaasujen ja hapettavan ilman kanssa. Suihkusuuttimet annostelevat hienoja reagenssipisaroita, jotka sitten virtaavat vastavirtaan tulevaan savukaasuun. Savukaasussa oleva SO2 reagoi kalsiumia sisältävän reagenssin kanssa muodostaen kalsiumsulfiittia (CaSO3) ja CO2:ta. Absorberiin johdettu ilma edistää CaSO3:n hapettumista CaSO4:ksi (dihydraattimuoto).

LSFO:n perusreaktiot ovat:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Hapettunut liete kerääntyy absorboijan pohjalle ja kierrätetään sen jälkeen tuoreen reagenssin kanssa takaisin ruiskutussuuttimien kokoojaan. Osa kierrätysvirrasta vedetään jätteen/sivutuotteen käsittelyjärjestelmään, joka tyypillisesti koostuu hydrosykloneista, rumpu- tai hihnasuodattimista ja sekoitettua jäteveden/lipeän säiliöstä. Varastosäiliön jätevedet kierrätetään takaisin kalkkikiven reagenssin syöttösäiliöön tai hydrosykloniin, jossa ylivuoto poistetaan jätevesinä.

Tyypillinen kalkki/kalkkikivi pakkooksidatiini märkähankausprosessin kaavio

Märät LSFO-järjestelmät voivat saavuttaa tyypillisesti 95-97 prosentin SO2-poistotehokkuuden. Yli 97,5 prosentin tasojen saavuttaminen päästöjen valvontavaatimusten täyttämiseksi on kuitenkin vaikeaa, varsinkin runsasrikkisiä hiiltä käyttäville laitoksille. Magnesiumkatalyyttejä voidaan lisätä tai kalkkikivi voidaan kalsinoida korkeamman reaktiivisuuden kalkiksi (CaO), mutta tällaiset muutokset edellyttävät laitoksen lisälaitteita ja niihin liittyviä työ- ja tehokustannuksia. Esimerkiksi kalsinointi kalkiksi vaatii erillisen kalkkiuunin asentamisen. Myös kalkki saostuu helposti, mikä lisää mahdollisuutta kalkkikerrostuman muodostumiseen pesurissa.

Kalkkiuunilla tapahtuvan kalsinoinnin kustannuksia voidaan vähentää ruiskuttamalla kalkkikiveä suoraan kattilan tulipesään. Tässä lähestymistavassa kattilassa syntyvä kalkki kuljetetaan savukaasujen mukana pesuriin. Mahdollisia ongelmia ovat kattilan likaantuminen, lämmönsiirron häiriintyminen ja kalkin inaktivoituminen kattilan ylipalamisen vuoksi. Lisäksi kalkki alentaa sulan tuhkan virtauslämpötilaa hiilikattiloissa, mikä johtaa kiinteisiin kerrostumiin, joita ei muuten tapahtuisi.

LSFO-prosessin nestemäinen jäte ohjataan tyypillisesti stabilointialtaisiin yhdessä muualta voimalaitoksen nestemäisestä jätteestä. Märkä FGD:n nestemäinen jätevesi voi olla kyllästetty sulfiitti- ja sulfaattiyhdisteillä, ja ympäristönäkökohdat rajoittavat tyypillisesti sen vapautumista jokiin, puroihin tai muihin vesistöihin. Myös jäteveden/lipeän kierrättäminen takaisin pesuriin voi johtaa liuenneiden natrium-, kalium-, kalsium-, magnesium- tai kloridisuolojen kertymiseen. Nämä lajikkeet voivat lopulta kiteytyä, ellei riittävää vuotoa tarjota liuenneiden suolapitoisuuksien pitämiseksi kyllästymisen alapuolella. Lisäongelmana on jätteen hidas laskeutumisnopeus, jonka vuoksi tarvitaan suuria, tilavia stabilointialtaita. Tyypillisissä olosuhteissa stabilointilammen laskeutunut kerros voi sisältää 50 prosenttia tai enemmän nestefaasia jopa useiden kuukausien varastoinnin jälkeen.

Absorberin kierrätyslietteestä talteen otetussa kalsiumsulfaatissa voi olla paljon reagoimatonta kalkkikiveä ja kalsiumsulfiittituhkaa. Nämä epäpuhtaudet voivat estää kalsiumsulfaatin myymisen synteettisenä kipsinä käytettäväksi seinälevyn, kipsin ja sementin tuotannossa. Reagoimaton kalkkikivi on synteettisen kipsin pääasiallinen epäpuhtaus, ja se on myös yleinen epäpuhtaus luonnonkipsissä. Vaikka kalkkikivi itsessään ei häiritse seinälevyjen lopputuotteiden ominaisuuksia, sen hankaavat ominaisuudet aiheuttavat kulumisongelmia työstölaitteistoille. Kalsiumsulfiitti on ei-toivottu epäpuhtaus missä tahansa kipsissä, koska sen hieno hiukkaskoko aiheuttaa hilseilyongelmia ja muita käsittelyongelmia, kuten kakun pesuun ja vedenpoistoon.

Jos LSFO-prosessissa syntyneet kiinteät aineet eivät ole kaupallisesti markkinoitavissa synteettisenä kipsinä, tämä aiheuttaa huomattavan jätteenkäsittelyongelman. 1000 MW:n kattilassa, joka polttaa 1 % rikkihiiltä, ​​kipsin määrä on noin 550 tonnia (lyhyt)/vrk. Samassa laitoksessa, jossa poltetaan 2-prosenttista rikkihiiltä, ​​kipsin tuotanto kasvaa noin 1100 tonniin/vrk. Kun lentotuhkan tuotantoon lisätään noin 1000 tonnia/vrk, tämä nostaa kiinteän jätteen kokonaismäärän noin 1550 tonniin/vrk 1 prosentin rikkihiilen tapauksessa ja 2100 tonniin/vrk 2 prosentin rikkipitoisuuden osalta.

EADS:n edut

Todistettu teknologiavaihtoehto LSFO-pesulle korvaa kalkkikiven ammoniakilla SO2-poistoreagenssina. LSFO-järjestelmän kiinteän reagenssin jauhatus-, varastointi-, käsittely- ja kuljetuskomponentit korvataan yksinkertaisilla vesipitoisen tai vedettömän ammoniakin varastosäiliöillä. Kuvassa 2 on virtauskaavio JET Inc:n toimittamasta EADS-järjestelmästä.

Ammoniakki, savukaasut, hapettava ilma ja prosessivesi pääsevät absorboijaan, joka sisältää useita eri tasoja ruiskutussuuttimia. Suuttimet tuottavat hienoja pisaroita ammoniakkia sisältävää reagenssia varmistaakseen reagenssin läheisen kosketuksen sisääntulevan savukaasun kanssa seuraavien reaktioiden mukaisesti:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

Savukaasuvirrassa oleva SO2 reagoi ammoniakin kanssa astian yläosassa muodostaen ammoniumsulfiittia. Absorberastian pohja toimii hapetussäiliönä, jossa ilma hapettaa ammoniumsulfiitin ammoniumsulfaatiksi. Tuloksena oleva ammoniumsulfaattiliuos pumpataan takaisin sumutussuuttimien kokoihin useilla tasoilla absorboijassa. Ennen kuin pestyt savukaasut poistuvat absorboijan yläosasta, se kulkee huurteenpoistolaitteen läpi, joka yhdistää mukanaantuneet nestepisarat ja vangitsee hienot hiukkaset.

Ammoniakin reaktio SO2:n kanssa ja sulfiitin hapetus sulfaatiksi saavuttaa korkean reagenssin käyttöasteen. Jokaista kulutettua ammoniakkikiloa kohti syntyy neljä kiloa ammoniumsulfaattia.

Kuten LSFO-prosessissa, osa reagenssi/tuotteen kierrätysvirrasta voidaan poistaa kaupallisen sivutuotteen tuottamiseksi. EADS-järjestelmässä poistotuotteen liuos pumpataan kiintoaineen talteenottojärjestelmään, joka koostuu hydrosyklonista ja sentrifugista ammoniumsulfaattituotteen väkevöimiseksi ennen kuivaamista ja pakkaamista. Kaikki nesteet (hydrosyklonin ylivuoto ja sentrifugikeskus) ohjataan takaisin lietesäiliöön ja johdetaan sitten takaisin absorboivaan ammoniumsulfaatin kierrätysvirtaan.

• EADS-järjestelmät tarjoavat korkeamman SO2-poistotehokkuuden (> 99 %), mikä antaa hiilivoimalaitoksille enemmän joustavuutta halvempien, rikkipitoisempien hiilen sekoittamiseen.
• Kun LSFO-järjestelmät tuottavat 0,7 tonnia CO2:ta jokaista poistettua SO2-tonnia kohden, EADS-prosessi ei tuota hiilidioksidia.
• Koska kalkki ja kalkkikivi ovat vähemmän reaktiivisia kuin ammoniakki rikinpoistossa, tarvitaan korkeampaa prosessiveden kulutusta ja pumppausenergiaa korkean kiertonopeuden saavuttamiseksi. Tämä johtaa korkeampiin käyttökustannuksiin LSFO-järjestelmille.
• EADS-järjestelmien pääomakustannukset ovat samanlaiset kuin LSFO-järjestelmän rakentamisen. Kuten edellä mainittiin, vaikka EADS-järjestelmä vaatii ammoniumsulfaatin sivutuotteiden käsittely- ja pakkauslaitteita, LSFO:han liittyviä reagenssin valmistustiloja ei tarvita jauhamiseen, käsittelyyn ja kuljetukseen.

EADS:n erottuvin etu on sekä nestemäisten että kiinteiden jätteiden eliminointi. EADS-tekniikka on nollanestepurkausprosessi, mikä tarkoittaa, että jäteveden käsittelyä ei tarvita. Kiinteä ammoniumsulfaattisivutuote on helposti myytävissä; ammoniakkisulfaatti on eniten käytetty lannoite ja lannoitekomponentti maailmassa, ja maailmanlaajuisten markkinoiden odotetaan kasvavan vuoteen 2030 mennessä. Lisäksi vaikka ammoniumsulfaatin valmistus vaatii sentrifugin, kuivaimen, kuljettimen ja pakkauslaitteet, nämä tuotteet eivät ole patentoituja ja kaupallisesti saatavilla. Taloudellisista ja markkinaolosuhteista riippuen ammoniumsulfaattilannoite voi kompensoida ammoniakkipohjaisen savukaasujen rikinpoiston kustannukset ja mahdollisesti tuottaa huomattavaa voittoa.

Tehokas ammoniakin rikinpoistoprosessin kaavio

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd on yksi Kiinan suurimmista piikarbidikeramiikkaratkaisuista. SiC tekninen keramiikka: Mohin kovuus on 9 (New Moh'n kovuus on 13), erinomainen eroosion- ja korroosionkestävyys, erinomainen kulutuksenkestävyys ja hapettumisenesto. SiC-tuotteen käyttöikä on 4-5 kertaa pidempi kuin 92 % alumiinioksidimateriaalin. RBSiC:n MOR on 5–7 kertaa SNBSC:n MOR, joten sitä voidaan käyttää monimutkaisempiin muotoihin. Tarjousprosessi on nopea, toimitus lupauksen mukainen ja laatu on vertaansa vailla. Haastamme aina tavoitteemme ja annamme sydämemme takaisin yhteiskunnalle.