Boquilla FGD de carburo de silicio para desulfuración en central eléctrica

Boquillas absorbentes de desulfuración de gases de combustión (FGD).
Eliminación de óxidos de xofre, comunmente denominados SOx, dos gases de escape mediante un reactivo alcalino, como unha suspensión húmida de pedra caliza.

Cando os combustibles fósiles se utilizan nos procesos de combustión para facer funcionar caldeiras, fornos ou outros equipos, teñen o potencial de liberar SO2 ou SO3 como parte dos gases de escape. Estes óxidos de xofre reaccionan facilmente con outros elementos para formar compostos nocivos como o ácido sulfúrico e teñen o potencial de afectar negativamente á saúde humana e ao medio ambiente. Debido a estes efectos potenciais, o control deste composto nos gases de combustión é unha parte esencial das centrais eléctricas de carbón e doutras aplicacións industriais.

Debido a problemas de erosión, taponamento e acumulación, un dos sistemas máis fiables para controlar estas emisións é un proceso de desulfuración de gases de combustión húmido (FGD) de torre aberta utilizando pedra caliza, cal hidratada, auga de mar ou outra solución alcalina. As boquillas de pulverización son capaces de distribuír de forma eficaz e fiable estes lodos nas torres de absorción. Ao crear patróns uniformes de gotículas de tamaño adecuado, estas boquillas son capaces de crear de forma eficaz a superficie necesaria para unha correcta absorción mentres minimizan o arrastre da solución de fregado ao gas de combustión.

Selección dunha boquilla absorbente FGD:
Factores importantes a considerar:

Densidade e viscosidade do medio de fregado
Tamaño de pinga necesario
O tamaño correcto das gotas é esencial para garantir as taxas de absorción adecuadas
Material da boquilla
Dado que o gas de combustión adoita ser corrosivo e o fluído de fregado adoita ser unha suspensión con alto contido de sólidos e propiedades abrasivas, é importante seleccionar o material axeitado resistente á corrosión e ao desgaste.
Resistencia á obstrucción da boquilla
Como o fluído de fregado é frecuentemente unha suspensión con alto contido de sólidos, é importante seleccionar a boquilla en función da resistencia á obstrución.
Patrón de pulverización e colocación da boquilla
Para garantir unha correcta absorción é importante unha cobertura completa do fluxo de gas sen derivación e un tempo de residencia suficiente.
Tamaño e tipo de conexión da boquilla
Caudal de fluído de fregado necesario
Caída de presión dispoñible (∆P) a través da boquilla
∆P = presión de alimentación na entrada da tobera – presión do proceso fóra da tobera
Os nosos enxeñeiros expertos poden axudar a determinar que boquilla funcionará segundo o requirimento cos detalles do seu deseño
Usos e industrias comúns das boquillas absorbentes FGD:
Centrais de carbón e outros combustibles fósiles
Refinerías de petróleo
Incineradores de residuos urbanos
Fornos de cemento
Fundicións de metais

Folla de datos de material SiC

Inconvenientes con Cal/Caliza

Como se mostra na Figura 1, os sistemas FGD que empregan a oxidación forzada de cal/calcaria (LSFO) inclúen tres subsistemas principais:

• Preparación, manipulación e almacenamento de reactivos
• Vaso absorbente
• Manipulación de residuos e subprodutos

A preparación dos reactivos consiste en transportar pedra caliza triturada (CaCO3) desde un silo de almacenamento ata un tanque de alimentación axitado. A suspensión de pedra calcaria resultante é bombeada ao recipiente absorbente xunto cos gases de combustión da caldeira e o aire oxidante. As boquillas de pulverización entregan finas gotas de reactivo que despois flúen a contracorrente ao gas de combustión que entra. O SO2 do gas de combustión reacciona co reactivo rico en calcio para formar sulfito de calcio (CaSO3) e CO2. O aire introducido no absorbente favorece a oxidación de CaSO3 a CaSO4 (forma dihidratada).

As reaccións básicas do LSFO son:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

A suspensión oxidada recóllese no fondo do absorbedor e posteriormente recíclase xunto co reactivo fresco de volta aos cabezales da boquilla de pulverización. Unha parte do fluxo de reciclaxe retírase ao sistema de manipulación de residuos/subprodutos, que normalmente consiste en hidrociclóns, filtros de tambor ou de correa e un tanque de retención de augas residuais/alcohol axitado. As augas residuais do tanque de retención recíclase de novo ao tanque de alimentación de reactivos de pedra caliza ou a un hidrociclón onde o desbordamento é eliminado como efluente.

Esquema típico do proceso de fregado húmido de oxidación forzada de cal/calcaria

Os sistemas LSFO húmidos normalmente poden acadar eficiencias de eliminación de SO2 do 95-97 por cento. Non obstante, é difícil alcanzar niveis superiores ao 97,5 por cento para cumprir os requisitos de control de emisións, especialmente para as plantas que usan carbóns con alto contido de xofre. Pódense engadir catalizadores de magnesio ou calcinar a caliza a cal de maior reactividade (CaO), pero tales modificacións implican equipamento adicional da planta e os custos de man de obra e enerxía asociados. Por exemplo, a calcinación a cal require a instalación dun forno de cal separado. Ademais, a cal se precipita facilmente e isto aumenta o potencial de formación de depósitos de incrustacións no lavador.

O custo da calcinación cun forno de cal pódese reducir inxectando directamente pedra caliza no forno da caldeira. Neste enfoque, a cal xerada na caldeira lévase cos gases de combustión ao fregador. Os posibles problemas inclúen o ensuciamento da caldeira, a interferencia coa transferencia de calor e a inactivación de cal debido ao exceso de queima na caldeira. Ademais, a cal reduce a temperatura de fluxo das cinzas fundidas nas caldeiras de carbón, producindo depósitos sólidos que doutro xeito non se producirían.

Os residuos líquidos do proceso LSFO adoitan dirixirse a estanques de estabilización xunto cos residuos líquidos doutros lugares da central eléctrica. O efluente líquido de FGD húmido pode estar saturado con compostos de sulfito e sulfato e as consideracións ambientais normalmente limitan a súa liberación a ríos, regatos ou outros cursos de auga. Ademais, a reciclaxe de augas residuais ou licor de volta ao fregador pode provocar a acumulación de sales disoltas de sodio, potasio, calcio, magnesio ou cloruro. Estas especies poden eventualmente cristalizar a menos que se proporcione suficiente sangrado para manter as concentracións de sal disolta por debaixo da saturación. Un problema adicional é a lenta taxa de sedimentación dos sólidos residuais, o que resulta na necesidade de grandes estanques de estabilización de gran volume. En condicións típicas, a capa asentada nun estanque de estabilización pode conter un 50 por cento ou máis de fase líquida mesmo despois de varios meses de almacenamento.

O sulfato de calcio recuperado da suspensión de reciclaxe do absorbente pode ter un alto contido en pedra caliza sen reaccionar e cinzas de sulfito de calcio. Estes contaminantes poden evitar que o sulfato de calcio se venda como xeso sintético para o seu uso na produción de taboleiros, xeso e cemento. A caliza sen reaccionar é a impureza predominante que se atopa no xeso sintético e tamén é unha impureza común no xeso natural (extraído). Aínda que a pedra caliza en si non interfire coas propiedades dos produtos finais de taboleiro, as súas propiedades abrasivas presentan problemas de desgaste para os equipos de procesamento. O sulfito de calcio é unha impureza non desexada en calquera xeso xa que o seu tamaño de partículas finas supón problemas de escamas e outros problemas de procesamento, como o lavado e a deshidratación de bolos.

Se os sólidos xerados no proceso LSFO non son comercializables comercialmente como xeso sintético, isto supón un importante problema de eliminación de residuos. Para unha caldeira de 1000 MW con carbón de xofre ao 1 por cento, a cantidade de xeso é de aproximadamente 550 toneladas (cortas)/día. Para a mesma planta que dispara carbón con 2 por cento de xofre, a produción de xeso aumenta ata aproximadamente 1100 toneladas/día. Engadindo unhas 1.000 toneladas/día para a produción de cinzas volantes, isto leva o tonelaxe total de residuos sólidos a unhas 1.550 toneladas/día para o caso de carbón de xofre do 1 por cento e de 2.100 toneladas/día para o caso de xofre do 2 por cento.

Vantaxes de EADS

Unha alternativa tecnolóxica comprobada ao fregado con LSFO substitúe a pedra caliza por amoníaco como reactivo para a eliminación de SO2. Os compoñentes de moenda, almacenamento, manipulación e transporte de reactivos sólidos nun sistema LSFO substitúense por tanques de almacenamento simples para amoníaco acuoso ou anhidro. A figura 2 mostra un esquema de fluxo para o sistema EADS proporcionado por JET Inc.

O amoníaco, os gases de combustión, o aire oxidante e a auga de proceso entran nun absorbente que contén varios niveis de boquillas de pulverización. As boquillas xeran finas gotas de reactivo que contén amoníaco para garantir un contacto íntimo do reactivo cos gases de combustión entrantes segundo as seguintes reaccións:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

O SO2 no fluxo de gases de combustión reacciona co amoníaco na metade superior do recipiente para producir sulfito de amonio. O fondo do recipiente absorbente serve como un tanque de oxidación onde o aire oxida o sulfito de amonio a sulfato de amonio. A solución de sulfato de amonio resultante é bombeada de volta aos cabezales da boquilla de pulverización en varios niveis no absorbente. Antes de que o gas de combustión lavado saia da parte superior do absorbedor, pasa a través dun desempañador que une as gotas de líquido arrastradas e captura as partículas finas.

A reacción de amoníaco con SO2 e a oxidación do sulfito a sulfato consegue unha alta taxa de utilización dos reactivos. Prodúcense catro quilos de sulfato de amonio por cada quilo de amoníaco consumido.

Do mesmo xeito que co proceso LSFO, unha parte do fluxo de reciclaxe de reactivo/produto pódese retirar para producir un subproduto comercial. No sistema EADS, a solución do produto de despegue é bombeada a un sistema de recuperación de sólidos que consiste nun hidrociclón e centrífuga para concentrar o produto de sulfato de amonio antes do secado e o envasado. Todos os líquidos (desbordamento de hidrociclón e centrifugador centrado) son dirixidos de volta a un tanque de purín e despois reintroducidos no fluxo de reciclaxe de sulfato de amonio absorbente.

• Os sistemas EADS proporcionan unha maior eficiencia de eliminación de SO2 (>99%), o que dá ás centrais eléctricas de carbón máis flexibilidade para mesturar carbóns máis baratos e con maior xofre.
• Mentres que os sistemas LSFO crean 0,7 toneladas de CO2 por cada tonelada de SO2 eliminada, o proceso EADS non produce CO2.
• Debido a que a cal e a pedra caliza son menos reactivas en comparación co amoníaco para a eliminación de SO2, é necesario un maior consumo de auga de proceso e enerxía de bombeo para conseguir altas taxas de circulación. Isto resulta en custos operativos máis elevados para os sistemas LSFO.
• Os custos de capital dos sistemas EADS son similares aos da construción dun sistema LSFO. Como se indicou anteriormente, aínda que o sistema EADS require equipos de procesamento e envasado de subprodutos de sulfato de amonio, as instalacións de preparación de reactivos asociadas a LSFO non son necesarias para a moenda, manipulación e transporte.

A vantaxe máis distintiva de EADS é a eliminación de residuos líquidos e sólidos. A tecnoloxía EADS é un proceso de descarga de líquido cero, o que significa que non é necesario tratamento de augas residuais. O subproduto de sulfato de amonio sólido é facilmente comercializable; O sulfato de amoníaco é o fertilizante e compoñente fertilizante máis utilizado no mundo, e prevese un crecemento do mercado mundial ata 2030. Ademais, aínda que a fabricación de sulfato de amonio require unha centrífuga, secador, transportador e equipos de envasado, estes artigos son non propietarios e comercialmente. dispoñible. Dependendo das condicións económicas e do mercado, o fertilizante de sulfato de amonio pode compensar os custos da desulfuración de gases de combustión a base de amoníaco e, potencialmente, proporcionar un beneficio substancial.

Esquema do proceso eficiente de desulfuración de amoníaco

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd é unha das maiores solucións de novos materiais cerámicos de carburo de silicio en China. Cerámica técnica SiC: a dureza de Moh é 9 (a dureza de New Moh é 13), cunha excelente resistencia á erosión e á corrosión, excelente resistencia á abrasión e á oxidación. A vida útil do produto SiC é de 4 a 5 veces maior que o 92% do material de alúmina. O MOR de RBSiC é de 5 a 7 veces o de SNBSC, pódese usar para formas máis complexas. O proceso de cotización é rápido, a entrega é o prometido e a calidade é insuperable. Sempre persistimos en desafiar os nosos obxectivos e devolver o noso corazón á sociedade.