Szilícium-karbid FGD fúvóka erőművi kéntelenítéshez

Füstgáz-kéntelenítő (FGD) abszorber fúvókák
A kén-oxidok, általában SOx-ként emlegetett anyagok eltávolítása kipufogógázokból lúgos reagenssel, például nedves mészkőszuszpenzióval.

Amikor fosszilis tüzelőanyagokat használnak égésfolyamatokban kazánok, kemencék vagy egyéb berendezések működtetésére, fennáll a veszélye annak, hogy SO2 vagy SO3 szabadul fel a füstgáz részeként. Ezek a kén-oxidok könnyen reakcióba lépnek más elemekkel, káros vegyületeket, például kénsavat képezve, és negatívan befolyásolhatják az emberi egészséget és a környezetet. Ezen lehetséges hatások miatt a füstgázokban lévő vegyület szabályozása elengedhetetlen a széntüzelésű erőművekben és más ipari alkalmazásokban.

Az erózió, az eltömődés és a lerakódások kockázata miatt az egyik legmegbízhatóbb rendszer ezen kibocsátások szabályozására a nyitott tornyos nedves füstgáz-kéntelenítő (FGD) eljárás, amely mészkövet, hidratált meszet, tengervizet vagy más lúgos oldatot használ. A szórófejek hatékonyan és megbízhatóan képesek elosztani ezeket az iszapot az abszorpciós tornyokban. A megfelelő méretű cseppek egyenletes mintázatának létrehozásával ezek a fúvókák hatékonyan képesek létrehozni a megfelelő abszorpcióhoz szükséges felületet, miközben minimalizálják a mosóoldat füstgázba való elragadását.

Füstgáz-kéntelenítő abszorber fúvóka kiválasztása:
Fontos figyelembe veendő tényezők:

Súrolóközeg sűrűsége és viszkozitása
Szükséges cseppméret
A megfelelő cseppméret elengedhetetlen a megfelelő felszívódási sebesség biztosításához
Fúvóka anyaga
Mivel a füstgáz gyakran korrozív, és a mosófolyadék gyakran magas szilárdanyag-tartalmú és koptató tulajdonságokkal rendelkező iszap, fontos a megfelelő korrózió- és kopásálló anyag kiválasztása.
Fúvóka eltömődés elleni védelem
Mivel a mosófolyadék gyakran magas szilárdanyag-tartalmú iszap, a fúvóka kiválasztása az eltömődéssel szembeni ellenállás figyelembevételével fontos.
Fúvóka szórási mintázata és elhelyezése
A megfelelő abszorpció biztosítása érdekében fontos a gázáram teljes lefedése bypass nélkül és a megfelelő tartózkodási idő.
Fúvókacsatlakozás mérete és típusa
Szükséges súrolófolyadék-áramlási sebességek
Elérhető nyomásesés (∆P) a fúvókán keresztül
∆P = tápnyomás a fúvóka bemeneténél – folyamatnyomás a fúvókán kívül
Tapasztalt mérnökeink segítenek meghatározni, hogy melyik fúvóka fog az Ön tervezési részleteinek megfelelően működni.
Gyakori FGD abszorber fúvóka felhasználások és iparágak:
Szén- és egyéb fosszilis tüzelőanyaggal működő erőművek
Kőolajfinomítók
Települési hulladékégetők
Cementégető kemencék
Fémolvasztók

SiC anyag adatlap

A mész/mészkő hátrányai

Amint az 1. ábrán látható, a mész/mészkő kényszeroxidációt (LSFO) alkalmazó füstgáz-kéntelenítő rendszerek három fő alrendszert tartalmaznak:

• Reagens előkészítése, kezelése és tárolása
• Abszorber tartály
• Hulladék- és melléktermék-kezelés

A reagens előkészítése abból áll, hogy a zúzott mészkövet (CaCO3) egy tárolósilóból egy kevert adagolótartályba szállítják. A kapott mészkőszuszpenziót ezután a kazán füstgázával és az oxidáló levegővel együtt az abszorber tartályba szivattyúzzák. A szórófejek finom reagenscseppeket juttatnak ki, amelyek ezután a bejövő füstgázzal ellenáramban áramlanak. A füstgázban lévő SO2 reakcióba lép a kalciumban gazdag reagenssel, kalcium-szulfitot (CaSO3) és CO2-t képezve. Az abszorberbe juttatott levegő elősegíti a CaSO3 oxidációját CaSO4-dé (dihidrát forma).

Az alapvető LSFO reakciók a következők:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Az oxidált zagy az abszorber alján gyűlik össze, majd a friss reagenssel együtt visszavezetik a szórófejek elosztóiba. A recirkulációs áram egy részét a hulladék/melléktermék-kezelő rendszerbe vezetik, amely jellemzően hidrociklonokból, dob- vagy szalagszűrőkből és egy kevert szennyvíz-/lúgtároló tartályból áll. A tárolótartályból származó szennyvíz visszakerül a mészkő reagensadagoló tartályba vagy egy hidrociklonba, ahol a túlfolyót szennyvízként eltávolítják.

Tipikus mész/mészkő kényszerített oxidációval történő nedves mosási folyamat vázlata

A nedves LSFO rendszerek jellemzően 95-97 százalékos SO2 eltávolítási hatékonyságot érhetnek el. A kibocsátás-szabályozási követelmények teljesítéséhez szükséges 97,5 százalék feletti szint elérése azonban nehéz, különösen a magas kéntartalmú szenet használó üzemek esetében. Magnéziumkatalizátorok adhatók hozzá, vagy a mészkő nagyobb reakcióképességű mészké (CaO) kalcinálható, de az ilyen módosítások további üzemi berendezéseket, valamint a kapcsolódó munkaerő- és energiaköltségeket igényelnek. Például a mészkővé történő kalcináláshoz külön mészégető kemence telepítése szükséges. A mész emellett könnyen kicsapódik, és ez növeli a vízkőlerakódások képződésének valószínűségét a mosóberendezésben.

A mészégető kemencével történő kalcinálás költsége csökkenthető a mészkő közvetlen befecskendezésével a kazántüzelésű kemencébe. Ennél a megközelítésnél a kazánban keletkező mész a füstgázzal együtt a gázmosóba kerül. A lehetséges problémák közé tartozik a kazán eltömődése, a hőátadás zavara és a mész inaktiválódása a kazánban történő túlégetés miatt. Ezenkívül a mész csökkenti az olvadt hamu áramlási hőmérsékletét a széntüzelésű kazánokban, ami szilárd lerakódásokat eredményez, amelyek egyébként nem fordulnának elő.

Az LSFO eljárás folyékony hulladékát jellemzően stabilizáló tavakba irányítják az erőmű más részeiből származó folyékony hulladékkal együtt. A nedves FGD folyékony szennyvíz telíthető szulfit- és szulfátvegyületekkel, és a környezetvédelmi megfontolások jellemzően korlátozzák a folyókba, patakokba vagy más vízfolyásokba történő kibocsátását. A szennyvíz/lúg visszavezetése a mosóba oldott nátrium-, kálium-, kalcium-, magnézium- vagy kloridsók felhalmozódásához vezethet. Ezek a sók végül kristályosodhatnak, hacsak nem biztosítanak elegendő légtelenítést ahhoz, hogy az oldott sókoncentráció a telítettség alatt maradjon. További problémát jelent a hulladék szilárd anyagok lassú ülepedési sebessége, ami nagy, nagy térfogatú stabilizáló tavak szükségességét eredményezi. Tipikus körülmények között a stabilizáló tóban lévő ülepített réteg több hónapos tárolás után is 50 százalék vagy több folyékony fázist tartalmazhat.

Az abszorber recirkulációs iszapjából kinyert kalcium-szulfát magas lehet reagálatlan mészkő és kalcium-szulfit hamu tartalmával. Ezek a szennyező anyagok megakadályozhatják, hogy a kalcium-szulfátot szintetikus gipszként értékesítsék falburkoló-, gipsz- és cementgyártáshoz. A reagálatlan mészkő a szintetikus gipszben található domináns szennyeződés, és gyakori szennyeződés a természetes (bányászott) gipszben is. Bár maga a mészkő nem befolyásolja a falburkoló-késztermékek tulajdonságait, koptató tulajdonságai kopási problémákat okoznak a feldolgozóberendezésekben. A kalcium-szulfit nemkívánatos szennyeződés bármely gipszben, mivel finom részecskemérete vízkőlerakódási és egyéb feldolgozási problémákat okoz, például a süteménymosást és a víztelenítést.

Ha az LSFO eljárás során keletkező szilárd anyagok nem értékesíthetők kereskedelmi forgalomban szintetikus gipszként, az jelentős hulladékkezelési problémát jelent. Egy 1000 MW-os, 1%-os kéntartalmú szenet égető kazán esetében a gipsz mennyisége körülbelül 550 tonna (rövid)/nap. Ugyanebben az erőműben, amely 2%-os kéntartalmú szenet éget, a gipsztermelés körülbelül 1100 tonna/napra nő. Ha ehhez hozzáadjuk a pernye előállításának mintegy 1000 tonnáját/nap, akkor a szilárd hulladék teljes mennyisége körülbelül 1550 tonna/napra nő az 1%-os kéntartalmú szén esetében és 2100 tonna/napra a 2%-os kéntartalmú szén esetében.

EADS előnyök

Egy bevált technológiai alternatíva az LSFO mosás helyett a mészkövet ammóniával helyettesíti az SO2 eltávolítására szolgáló reagensként. Az LSFO rendszerben a szilárd reagens őrlését, tárolását, kezelését és szállítását egyszerű tárolótartályok helyettesítik vizes vagy vízmentes ammónia számára. A 2. ábra a JET Inc. által biztosított EADS rendszer áramlási vázlatát mutatja.

Az ammónia, a füstgáz, az oxidáló levegő és a technológiai víz egy többszintű szórófejeket tartalmazó abszorberbe kerül. A fúvókák finom ammóniatartalmú reagenscseppeket hoznak létre, hogy biztosítsák a reagens és a beáramló füstgáz közötti szoros érintkezést a következő reakciók szerint:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH₄)₂SO₃ + ½O₂ → (NH₄)₂SO₄

A füstgázáramban lévő SO2 reakcióba lép az ammóniával a tartály felső felében, ammónium-szulfitot képezve. Az abszorber tartály alja oxidációs tartályként szolgál, ahol a levegő az ammónium-szulfitot ammónium-szulfáttá oxidálja. A kapott ammónium-szulfát oldatot visszaszivattyúzzák a permetező fúvókák elosztóiba az abszorber több szintjén. Mielőtt a tisztított füstgáz kilépne az abszorber tetején, áthalad egy páraeltávolítón, amely egyesíti az elragadott folyadékcseppeket és felfogja a finom részecskéket.

Az ammónia és a SO2 reakciója, valamint a szulfit oxidációja szulfáttá magas reagens-kihasználási arányt eredményez. Minden egyes elfogyasztott font ammónia után négy font ammónium-szulfát keletkezik.

Az LSFO eljáráshoz hasonlóan a reagens/termék recirkulációs áram egy része elvezethető kereskedelmi melléktermék előállításához. Az EADS rendszerben a kivont termékoldatot egy hidrociklonból és centrifugából álló szilárdanyag-visszanyerő rendszerbe pumpálják, hogy az ammónium-szulfát terméket a szárítás és csomagolás előtt betöményítsék. Az összes folyadékot (a hidrociklon túlfolyását és a centrifuga koncentrátumát) visszavezetik egy zagytartályba, majd visszavezetik az abszorber ammónium-szulfát recirkulációs áramába.

• Az EADS rendszerek magasabb SO2-eltávolítási hatékonyságot biztosítanak (>99%), ami nagyobb rugalmasságot biztosít a széntüzelésű erőműveknek az olcsóbb, magasabb kéntartalmú szenek keverésében.
• Míg az LSFO rendszerek minden egyes eltávolított tonna SO2-ra 0,7 tonna CO2-t termelnek, az EADS folyamat nem termel CO2-t.
• Mivel a mész és a mészkő kevésbé reaktív az ammóniához képest az SO2 eltávolításában, a magas keringési sebesség eléréséhez nagyobb technológiai vízfogyasztásra és szivattyúzási energiára van szükség. Ez a LSFO rendszerek magasabb üzemeltetési költségeit eredményezi.
• Az EADS rendszerek tőkeköltségei hasonlóak egy LSFO rendszer kiépítésének költségeihez. Amint fentebb említettük, míg az EADS rendszer ammónium-szulfát melléktermék-feldolgozó és -csomagoló berendezéseket igényel, az LSFO-hoz kapcsolódó reagens-előkészítő létesítményekre nincs szükség az őrléshez, kezeléshez és szállításhoz.

Az EADS legmeghatározóbb előnye a folyékony és szilárd hulladékok kiküszöbölése. Az EADS technológia egy nulla folyadékkibocsátású eljárás, ami azt jelenti, hogy nincs szükség szennyvízkezelésre. A szilárd ammónium-szulfát melléktermék könnyen értékesíthető; az ammónium-szulfát a világon a leggyakrabban használt műtrágya és műtrágya-összetevő, amelynek világméretű piaci növekedése várhatóan 2030-ig folytatódik. Ezenkívül, bár az ammónium-szulfát gyártása centrifugát, szárítót, szállítószalagot és csomagolóberendezést igényel, ezek a tételek nem védettek és kereskedelmi forgalomban kaphatók. A gazdasági és piaci körülményektől függően az ammónium-szulfát műtrágya ellensúlyozhatja az ammónia alapú füstgáz-kéntelenítés költségeit, és potenciálisan jelentős profitot biztosíthat.

Hatékony ammónia kéntelenítési folyamat vázlata

A Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd. Kína egyik legnagyobb szilícium-karbid kerámia újanyag-megoldásokat kínáló vállalata. SiC műszaki kerámia: Moh keménysége 9 (az új Moh keménysége 13), kiváló erózió- és korrózióállósággal, kiváló kopásállósággal és antioxidáns tulajdonságokkal rendelkezik. A SiC termék élettartama 4-5-ször hosszabb, mint a 92%-os alumínium-oxid alapú anyagé. Az RBSiC MOR-értéke 5-7-szerese az SNBSC-ének, így összetettebb formákhoz is használható. Az árajánlatkérés gyors, a szállítás a megígértek szerint történik, a minőség pedig páratlan. Mindig kitartóan törekszünk céljaink elérésére, és szívünket-lelket visszaadjuk a társadalomnak.