बिजली संयंत्र में डीसल्फराइजेशन के लिए सिलिकॉन कार्बाइड एफजीडी नोजल

फ्लू गैस डिसल्फराइजेशन (एफजीडी) अवशोषक नोजल
गीले चूना पत्थर के घोल जैसे क्षार अभिकर्मक का उपयोग करके निकास गैसों से सल्फर ऑक्साइड, जिसे आमतौर पर SOx कहा जाता है, को हटाना।

जब जीवाश्म ईंधन का उपयोग बॉयलर, भट्टियों या अन्य उपकरणों को चलाने के लिए दहन प्रक्रियाओं में किया जाता है, तो उनमें निकास गैस के हिस्से के रूप में SO2 या SO3 छोड़ने की क्षमता होती है। ये सल्फर ऑक्साइड अन्य तत्वों के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करके सल्फ्यूरिक एसिड जैसे हानिकारक यौगिक बनाते हैं और मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण को नकारात्मक रूप से प्रभावित करने की क्षमता रखते हैं। इन संभावित प्रभावों के कारण, फ़्लू गैसों में इस यौगिक का नियंत्रण कोयले से चलने वाले बिजली संयंत्रों और अन्य औद्योगिक अनुप्रयोगों का एक अनिवार्य हिस्सा है।

कटाव, प्लगिंग और बिल्ड-अप संबंधी चिंताओं के कारण, इन उत्सर्जनों को नियंत्रित करने के लिए सबसे विश्वसनीय प्रणालियों में से एक चूना पत्थर, हाइड्रेटेड चूना, समुद्री जल या अन्य क्षारीय घोल का उपयोग करके ओपन-टॉवर वेट फ़्लू गैस डिसल्फ़राइज़ेशन (FGD) प्रक्रिया है। स्प्रे नोजल इन स्लरी को अवशोषण टावरों में प्रभावी ढंग से और मज़बूती से वितरित करने में सक्षम हैं। उचित आकार की बूंदों के समान पैटर्न बनाकर, ये नोजल उचित अवशोषण के लिए आवश्यक सतह क्षेत्र को प्रभावी ढंग से बनाने में सक्षम हैं, जबकि फ़्लू गैस में स्क्रबिंग समाधान के प्रवेश को कम करते हैं।

FGD अवशोषक नोजल का चयन:
विचारणीय महत्वपूर्ण कारक:

स्क्रबिंग मीडिया घनत्व और चिपचिपाहट
आवश्यक बूंद का आकार
उचित अवशोषण दर सुनिश्चित करने के लिए सही बूंद का आकार आवश्यक है
नोजल सामग्री
चूंकि फ्लू गैस अक्सर संक्षारक होती है और स्क्रबिंग द्रव अक्सर उच्च ठोस सामग्री और घर्षण गुणों वाला घोल होता है, इसलिए उपयुक्त संक्षारण और घिसाव प्रतिरोधी सामग्री का चयन करना महत्वपूर्ण है।
नोजल क्लॉग प्रतिरोध
चूंकि स्क्रबिंग द्रव अक्सर उच्च ठोस सामग्री वाला घोल होता है, इसलिए क्लॉग प्रतिरोध के संबंध में नोजल का चयन महत्वपूर्ण है
नोजल स्प्रे पैटर्न और प्लेसमेंट
उचित अवशोषण सुनिश्चित करने के लिए गैस धारा का बिना बाईपास के पूर्ण कवरेज और पर्याप्त निवास समय महत्वपूर्ण है
नोजल कनेक्शन का आकार और प्रकार
आवश्यक स्क्रबिंग द्रव प्रवाह दरें
नोजल में उपलब्ध दबाव ड्रॉप (∆P)
∆P = नोजल इनलेट पर आपूर्ति दबाव - नोजल के बाहर प्रक्रिया दबाव
हमारे अनुभवी इंजीनियर यह निर्धारित करने में मदद कर सकते हैं कि कौन सा नोजल आपके डिज़ाइन विवरण के अनुसार काम करेगा
सामान्य FGD अवशोषक नोजल उपयोग और उद्योग:
कोयला और अन्य जीवाश्म ईंधन बिजली संयंत्र
पेट्रोलियम रिफाइनरियां
नगर निगम अपशिष्ट भस्मक
सीमेंट भट्टे
धातु प्रगलनकर्ता

SiC सामग्री डेटाशीट

चूना/चूना पत्थर की कमियां

जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, चूना/चूना पत्थर जबरन ऑक्सीकरण (एलएसएफओ) का उपयोग करने वाली एफजीडी प्रणालियों में तीन प्रमुख उप-प्रणालियां शामिल हैं:

• अभिकर्मक तैयारी, हैंडलिंग और भंडारण
• अवशोषक पोत
• अपशिष्ट और उपोत्पाद प्रबंधन

अभिकर्मक तैयार करने में कुचल चूना पत्थर (CaCO3) को एक भंडारण साइलो से एक उत्तेजित फ़ीड टैंक में ले जाना शामिल है। परिणामी चूना पत्थर के घोल को फिर बॉयलर फ़्लू गैस और ऑक्सीकरण हवा के साथ अवशोषक पोत में पंप किया जाता है। स्प्रे नोजल अभिकर्मक की बारीक बूंदें प्रदान करते हैं जो फिर आने वाली फ़्लू गैस के विपरीत दिशा में प्रवाहित होती हैं। फ़्लू गैस में SO2 कैल्शियम-समृद्ध अभिकर्मक के साथ प्रतिक्रिया करके कैल्शियम सल्फाइट (CaSO3) और CO2 बनाता है। अवशोषक में पेश की गई हवा CaSO3 के CaSO4 (डाइहाइड्रेट फॉर्म) में ऑक्सीकरण को बढ़ावा देती है।

मूल एलएसएफओ प्रतिक्रियाएं हैं:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

ऑक्सीकृत घोल अवशोषक के तल में एकत्र होता है और बाद में ताजा अभिकर्मक के साथ स्प्रे नोजल हेडर में वापस रिसाइकिल किया जाता है। रीसाइकिल स्ट्रीम का एक हिस्सा अपशिष्ट/उपोत्पाद हैंडलिंग सिस्टम में वापस ले लिया जाता है, जिसमें आम तौर पर हाइड्रोसाइक्लोन, ड्रम या बेल्ट फिल्टर और एक उत्तेजित अपशिष्ट जल/शराब होल्डिंग टैंक होता है। होल्डिंग टैंक से अपशिष्ट जल को चूना पत्थर अभिकर्मक फ़ीड टैंक या हाइड्रोसाइक्लोन में वापस रिसाइकिल किया जाता है, जहाँ अतिप्रवाह को अपशिष्ट के रूप में हटा दिया जाता है।

विशिष्ट चूना/चूना पत्थर बलपूर्वक ऑक्सीडेटिन गीला स्क्रबिंग प्रक्रिया योजनाबद्ध

गीले LSFO सिस्टम आमतौर पर 95-97 प्रतिशत की SO2 निष्कासन दक्षता प्राप्त कर सकते हैं। हालांकि, उत्सर्जन नियंत्रण आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए 97.5 प्रतिशत से ऊपर के स्तर तक पहुंचना मुश्किल है, खासकर उच्च-सल्फर कोयले का उपयोग करने वाले संयंत्रों के लिए। मैग्नीशियम उत्प्रेरक जोड़े जा सकते हैं या चूना पत्थर को उच्च प्रतिक्रियाशीलता वाले चूने (CaO) में शांत किया जा सकता है, लेकिन ऐसे संशोधनों में अतिरिक्त संयंत्र उपकरण और संबंधित श्रम और बिजली लागत शामिल होती है। उदाहरण के लिए, चूने को शांत करने के लिए एक अलग चूना भट्ठी की स्थापना की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, चूना आसानी से अवक्षेपित होता है और इससे स्क्रबर में स्केल जमा होने की संभावना बढ़ जाती है।

चूने की भट्ठी के साथ कैल्सीनेशन की लागत को सीधे बॉयलर भट्टी में चूना पत्थर डालकर कम किया जा सकता है। इस दृष्टिकोण में, बॉयलर में उत्पन्न चूना फ्लू गैस के साथ स्क्रबर में ले जाया जाता है। संभावित समस्याओं में बॉयलर में गंदगी, गर्मी हस्तांतरण में बाधा और बॉयलर में अत्यधिक जलने के कारण चूने का निष्क्रिय होना शामिल है। इसके अलावा, चूना कोयले से चलने वाले बॉयलर में पिघली हुई राख के प्रवाह तापमान को कम करता है, जिसके परिणामस्वरूप ठोस जमा होता है जो अन्यथा नहीं होता।

LSFO प्रक्रिया से निकलने वाले तरल अपशिष्ट को आमतौर पर पावर प्लांट में कहीं और से निकलने वाले तरल अपशिष्ट के साथ स्थिरीकरण तालाबों में भेजा जाता है। गीले FGD तरल अपशिष्ट को सल्फाइट और सल्फेट यौगिकों से संतृप्त किया जा सकता है और पर्यावरणीय कारणों से आमतौर पर इसे नदियों, नालों या अन्य जलमार्गों तक सीमित रखा जाता है। साथ ही, अपशिष्ट जल/शराब को वापस स्क्रबर में रिसाइकिल करने से घुले हुए सोडियम, पोटेशियम, कैल्शियम, मैग्नीशियम या क्लोराइड लवणों का निर्माण हो सकता है। ये प्रजातियाँ अंततः क्रिस्टलीकृत हो सकती हैं जब तक कि घुले हुए नमक की सांद्रता को संतृप्ति से नीचे रखने के लिए पर्याप्त ब्लीड प्रदान न किया जाए। एक अतिरिक्त समस्या अपशिष्ट ठोस पदार्थों की धीमी गति से जमने की दर है, जिसके परिणामस्वरूप बड़े, उच्च-मात्रा वाले स्थिरीकरण तालाबों की आवश्यकता होती है। सामान्य परिस्थितियों में, स्थिरीकरण तालाब में जमी हुई परत में कई महीनों के भंडारण के बाद भी 50 प्रतिशत या उससे अधिक तरल चरण हो सकता है।

अवशोषक रीसायकल घोल से प्राप्त कैल्शियम सल्फेट में अप्रक्रियाशील चूना पत्थर और कैल्शियम सल्फाइट राख की मात्रा अधिक हो सकती है। ये संदूषक कैल्शियम सल्फेट को दीवारबोर्ड, प्लास्टर और सीमेंट उत्पादन में उपयोग के लिए सिंथेटिक जिप्सम के रूप में बेचे जाने से रोक सकते हैं। अप्रक्रियाशील चूना पत्थर सिंथेटिक जिप्सम में पाया जाने वाला प्रमुख अशुद्धता है और यह प्राकृतिक (खनन) जिप्सम में भी एक आम अशुद्धता है। जबकि चूना पत्थर स्वयं दीवारबोर्ड अंतिम उत्पादों के गुणों में हस्तक्षेप नहीं करता है, इसके अपघर्षक गुण प्रसंस्करण उपकरणों के लिए पहनने के मुद्दे प्रस्तुत करते हैं। कैल्शियम सल्फाइट किसी भी जिप्सम में एक अवांछित अशुद्धता है क्योंकि इसके महीन कण आकार स्केलिंग की समस्याएँ और केक धोने और निर्जलीकरण जैसी अन्य प्रसंस्करण समस्याएँ पैदा करते हैं।

यदि LSFO प्रक्रिया में उत्पन्न ठोस पदार्थ सिंथेटिक जिप्सम के रूप में व्यावसायिक रूप से बिक्री योग्य नहीं हैं, तो इससे अपशिष्ट निपटान की एक बड़ी समस्या उत्पन्न होती है। 1 प्रतिशत सल्फर कोयला जलाने वाले 1000 मेगावाट बॉयलर के लिए, जिप्सम की मात्रा लगभग 550 टन (शॉर्ट)/दिन है। 2 प्रतिशत सल्फर कोयला जलाने वाले उसी संयंत्र के लिए, जिप्सम उत्पादन लगभग 1100 टन/दिन तक बढ़ जाता है। फ्लाई ऐश उत्पादन के लिए लगभग 1000 टन/दिन जोड़ने पर, यह 1 प्रतिशत सल्फर कोयला मामले के लिए कुल ठोस अपशिष्ट टन भार को लगभग 1550 टन/दिन और 2 प्रतिशत सल्फर मामले के लिए 2100 टन/दिन तक ले आता है।

ईएडीएस के लाभ

एलएसएफओ स्क्रबिंग के लिए एक सिद्ध प्रौद्योगिकी विकल्प SO2 हटाने के लिए अभिकर्मक के रूप में चूना पत्थर की जगह अमोनिया का उपयोग करता है। एलएसएफओ प्रणाली में ठोस अभिकर्मक मिलिंग, भंडारण, हैंडलिंग और परिवहन घटकों को जलीय या निर्जल अमोनिया के लिए सरल भंडारण टैंकों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। चित्र 2 जेट इंक द्वारा प्रदान की गई ईएडीएस प्रणाली के लिए एक प्रवाह योजनाबद्ध दिखाता है।

अमोनिया, फ़्लू गैस, ऑक्सीकरण करने वाली हवा और प्रक्रिया जल एक अवशोषक में प्रवेश करते हैं जिसमें स्प्रे नोजल के कई स्तर होते हैं। नोजल अमोनिया युक्त अभिकर्मक की बारीक बूंदें उत्पन्न करते हैं ताकि निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं के अनुसार आने वाली फ़्लू गैस के साथ अभिकर्मक का घनिष्ठ संपर्क सुनिश्चित हो सके:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

फ्लू गैस स्ट्रीम में मौजूद SO2 बर्तन के ऊपरी आधे हिस्से में अमोनिया के साथ प्रतिक्रिया करके अमोनियम सल्फाइट बनाता है। अवशोषक बर्तन का निचला हिस्सा ऑक्सीकरण टैंक के रूप में कार्य करता है, जहाँ हवा अमोनियम सल्फाइट को अमोनियम सल्फेट में ऑक्सीकृत करती है। परिणामी अमोनियम सल्फेट घोल को अवशोषक में कई स्तरों पर स्प्रे नोजल हेडर में वापस पंप किया जाता है। अवशोषक के शीर्ष से बाहर निकलने से पहले साफ़ की गई फ्लू गैस एक डिमिस्टर से होकर गुज़रती है जो किसी भी फंसी हुई तरल बूंदों को एक साथ मिलाती है और महीन कणों को पकड़ लेती है।

SO2 के साथ अमोनिया की प्रतिक्रिया और सल्फाइट ऑक्सीकरण से सल्फेट में उच्च अभिकर्मक उपयोग दर प्राप्त होती है। खपत किए गए प्रत्येक पाउंड अमोनिया के लिए चार पाउंड अमोनियम सल्फेट का उत्पादन होता है।

एलएसएफओ प्रक्रिया की तरह, अभिकर्मक/उत्पाद रीसायकल स्ट्रीम का एक हिस्सा वाणिज्यिक उपोत्पाद बनाने के लिए निकाला जा सकता है। ईएडीएस प्रणाली में, टेकऑफ़ उत्पाद समाधान को हाइड्रोसाइक्लोन और सेंट्रीफ्यूज से युक्त एक ठोस पुनर्प्राप्ति प्रणाली में पंप किया जाता है ताकि सुखाने और पैकेजिंग से पहले अमोनियम सल्फेट उत्पाद को केंद्रित किया जा सके। सभी तरल पदार्थ (हाइड्रोसाइक्लोन ओवरफ्लो और सेंट्रीफ्यूज सेंट्रेट) को एक स्लरी टैंक में वापस निर्देशित किया जाता है और फिर अवशोषक अमोनियम सल्फेट रीसायकल स्ट्रीम में फिर से पेश किया जाता है।

• ईएडीएस प्रणालियां उच्चतर एसओ2 निष्कासन क्षमता (>99%) प्रदान करती हैं, जिससे कोयला आधारित विद्युत संयंत्रों को सस्ते, उच्च सल्फर वाले कोयले को मिश्रित करने में अधिक लचीलापन मिलता है।
• जबकि LSFO प्रणाली हटाए गए प्रत्येक टन SO2 के लिए 0.7 टन CO2 उत्पन्न करती है, EADS प्रक्रिया कोई CO2 उत्पन्न नहीं करती।
• चूँकि SO2 को हटाने के लिए चूना और चूना पत्थर अमोनिया की तुलना में कम प्रतिक्रियाशील होते हैं, इसलिए उच्च परिसंचरण दर प्राप्त करने के लिए उच्च प्रक्रिया जल खपत और पंपिंग ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसके परिणामस्वरूप LSFO सिस्टम के लिए उच्च परिचालन लागत होती है।
• ईएडीएस सिस्टम के लिए पूंजीगत लागत एलएसएफओ सिस्टम के निर्माण के लिए समान है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, जबकि ईएडीएस सिस्टम के लिए अमोनियम सल्फेट बायप्रोडक्ट प्रसंस्करण और पैकेजिंग उपकरण की आवश्यकता होती है, एलएसएफओ से जुड़ी अभिकर्मक तैयारी सुविधाओं को मिलिंग, हैंडलिंग और परिवहन के लिए आवश्यक नहीं है।

EADS का सबसे विशिष्ट लाभ तरल और ठोस दोनों प्रकार के अपशिष्टों का उन्मूलन है। EADS तकनीक एक शून्य-तरल-निर्वहन प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि अपशिष्ट जल उपचार की आवश्यकता नहीं है। ठोस अमोनियम सल्फेट उपोत्पाद आसानी से बिक्री योग्य है; अमोनिया सल्फेट दुनिया में सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला उर्वरक और उर्वरक घटक है, जिसके 2030 तक दुनिया भर में बाजार में वृद्धि की उम्मीद है। इसके अलावा, जबकि अमोनियम सल्फेट के निर्माण के लिए एक सेंट्रीफ्यूज, ड्रायर, कन्वेयर और पैकेजिंग उपकरण की आवश्यकता होती है, ये आइटम गैर-स्वामित्व वाले और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। आर्थिक और बाजार की स्थितियों के आधार पर, अमोनियम सल्फेट उर्वरक अमोनिया-आधारित फ़्लू गैस डिसल्फ़राइज़ेशन की लागतों की भरपाई कर सकता है और संभावित रूप से पर्याप्त लाभ प्रदान कर सकता है।

कुशल अमोनिया डिसल्फराइजेशन प्रक्रिया योजनाबद्ध

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