La combustione del carbone negli impianti di produzione di energia produce rifiuti solidi, come ceneri pesanti e volanti, e gas di combustione che vengono emessi nell’atmosfera. Molti impianti sono tenuti a rimuovere le emissioni di SOx dai gas di combustione utilizzando sistemi di desolforazione dei gas di combustione (FGD). Le tre principali tecnologie FGD utilizzate negli Stati Uniti sono il lavaggio a umido (85% degli impianti), il lavaggio a secco (12%) e l'iniezione di assorbente a secco (3%). Gli scrubber a umido in genere rimuovono più del 90% dei SOx, rispetto agli scrubber a secco, che ne rimuovono l'80%. Questo articolo presenta le tecnologie all'avanguardia per il trattamento delle acque reflue generate dall'umidoSistemi FGD.
Nozioni di base sulla FGD umida
Le tecnologie FGD a umido hanno in comune una sezione del reattore dei liquami e una sezione di disidratazione dei solidi. Sono stati utilizzati vari tipi di assorbitori, comprese torri a riempimento e a vassoi, scrubber Venturi e scrubber a spruzzo nella sezione del reattore. Gli assorbitori neutralizzano i gas acidi con una sospensione alcalina di calce, idrossido di sodio o calcare. Per una serie di ragioni economiche, gli scrubber più recenti tendono a utilizzare liquami di calcare.
Quando il calcare reagisce con gli SOx nelle condizioni riducenti dell'assorbitore, l'SO 2 (il componente principale degli SOx) viene convertito in solfito e viene prodotto un impasto liquido ricco di solfito di calcio. I precedenti sistemi FGD (denominati sistemi di ossidazione naturale o sistemi di ossidazione inibita) producevano un sottoprodotto di solfito di calcio. Più recenteSistemi FGDimpiegare un reattore di ossidazione in cui l'impasto liquido di solfito di calcio viene convertito in solfato di calcio (gesso); questi sono indicati come sistemi FGD di ossidazione forzata del calcare (LSFO).
I tipici sistemi FGD LSFO moderni utilizzano un assorbitore a torre di spruzzatura con un reattore di ossidazione integrato nella base (Figura 1) o un sistema di gorgogliamento a getto. In ciascuno di essi il gas viene assorbito in una sospensione calcarea in condizioni anossiche; l'impasto liquido passa quindi a un reattore aerobico o zona di reazione, dove il solfito viene convertito in solfato e il gesso precipita. Il tempo di permanenza idraulica nel reattore di ossidazione è di circa 20 minuti.
1. Sistema FGD con colonna di spruzzo per ossidazione forzata del calcare (LSFO). In uno scrubber LSFO il liquame passa a un reattore, dove viene aggiunta aria per forzare l'ossidazione del solfito in solfato. Questa ossidazione sembra convertire la selenite in selenato, con conseguenti difficoltà di trattamento successive. Fonte: CH2M HILL
Questi sistemi funzionano tipicamente con solidi sospesi dal 14% al 18%. I solidi sospesi sono costituiti da solidi di gesso fini e grossolani, ceneri volanti e materiale inerte introdotto con il calcare. Quando i solidi raggiungono un limite superiore, il liquame viene spurgato. La maggior parte dei sistemi FGD di LSFO utilizzano sistemi meccanici di separazione e disidratazione dei solidi per separare il gesso e altri solidi dall'acqua di spurgo (Figura 2).
2. Sistema di disidratazione del gesso con spurgo FGD. In un tipico sistema di disidratazione del gesso, le particelle nello spurgo vengono classificate, o separate, in frazioni grossolane e fini. Le particelle fini vengono separate nel flusso in eccesso dall'idroclone per produrre un flusso inferiore costituito principalmente da grandi cristalli di gesso (per potenziale vendita) che possono essere disidratati fino a un basso contenuto di umidità con un sistema di disidratazione a nastro sottovuoto. Fonte: CH2M HILL
Alcuni sistemi FGD utilizzano addensatori a gravità o stagni di decantazione per la classificazione e la disidratazione dei solidi, mentre alcuni utilizzano centrifughe o sistemi di disidratazione a tamburo rotante sotto vuoto, ma la maggior parte dei nuovi sistemi utilizza idrocloni e nastri a vuoto. Alcuni possono utilizzare due idrocloni in serie per aumentare la rimozione dei solidi nel sistema di disidratazione. Una parte del traboccamento dell'idroclone può essere restituita al sistema FGD per ridurre il flusso delle acque reflue.
Lo spurgo può essere avviato anche quando si verifica un accumulo di cloruri nel liquame FGD, reso necessario dai limiti imposti dalla resistenza alla corrosione dei materiali di costruzione del sistema FGD.
Caratteristiche delle acque reflue FGD
Molte variabili influenzano la composizione delle acque reflue FGD, come la composizione di carbone e calcare, il tipo di scrubber e il sistema di disidratazione del gesso utilizzato. Il carbone contribuisce alla produzione di gas acidi – come cloruri, fluoruri e solfati – nonché di metalli volatili, tra cui arsenico, mercurio, selenio, boro, cadmio e zinco. Il calcare fornisce ferro e alluminio (da minerali argillosi) alle acque reflue FGD. Il calcare viene generalmente polverizzato in un mulino a sfere a umido e l'erosione e la corrosione delle sfere contribuiscono con il ferro alla sospensione di calcare. Le argille tendono a fornire parti fini inerti, che è uno dei motivi per cui le acque reflue vengono eliminate dallo scrubber.
Da: Thomas E. Higgins, PhD, PE; A. Thomas Sandy, PE; e Silas W. Givens, PE.
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Orario di pubblicazione: 04 agosto 2018