La combustione del carbone negli impianti di produzione di energia elettrica produce rifiuti solidi, come ceneri di fondo e ceneri volanti, e gas di combustione che vengono emessi in 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 lo scrubbing a umido (85% degli impianti), lo scrubbing a secco (12%) e l'iniezione di sorbente a secco (3%). Gli scrubber a umido in genere rimuovono oltre il 90% degli SOx, rispetto agli scrubber a secco, che ne rimuovono l'80%. Questo articolo presenta tecnologie all'avanguardia per il trattamento delle acque reflue generate dagli scrubber a umido.Sistemi FGD.
Nozioni di base sulla FGD a umido
Le tecnologie FGD a umido hanno in comune una sezione di reattore a slurry e una sezione di disidratazione dei solidi. Sono stati utilizzati vari tipi di assorbitori, tra cui torri a riempimento e a piatti, scrubber Venturi e scrubber a spruzzo nella sezione del reattore. Gli assorbitori neutralizzano i gas acidi con una poltiglia alcalina di calce, idrossido di sodio o calcare. Per una serie di ragioni economiche, gli scrubber più recenti tendono a utilizzare poltiglia di calcare.
Quando il calcare reagisce con gli SOx nelle condizioni riducenti dell'assorbitore, l'SO₂ (il componente principale degli SOx) viene convertito in solfito e si produce una sospensione ricca di solfito di calcio. I precedenti sistemi FGD (definiti sistemi a ossidazione naturale o a ossidazione inibita) producevano un sottoprodotto di solfito di calcio. I sistemi più recentiSistemi FGDimpiegano un reattore di ossidazione in cui la sospensione di solfito di calcio viene convertita in solfato di calcio (gesso); questi sono denominati sistemi FGD a ossidazione forzata del calcare (LSFO).
I tipici sistemi FGD LSFO moderni utilizzano un assorbitore a torre a spruzzo con un reattore di ossidazione integrato nella base (Figura 1) o un sistema a gorgogliatore a getto. In entrambi i casi, il gas viene assorbito in una sospensione di calcare in condizioni anossiche; la sospensione passa quindi a un reattore aerobico o zona di reazione, dove il solfito viene convertito in solfato e il gesso precipita. Il tempo di detenzione idraulica nel reattore di ossidazione è di circa 20 minuti.
1. Sistema FGD a ossidazione forzata del calcare (LSFO) con colonna di spruzzatura. In uno scrubber LSFO, la fanghiglia passa in un reattore, dove viene aggiunta aria per forzare l'ossidazione del solfito a solfato. Questa ossidazione sembra convertire la selenite in selenato, con conseguenti difficoltà di trattamento successive. Fonte: CH2M HILL
Questi sistemi operano in genere 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, la fanghiglia viene spurgata. La maggior parte dei sistemi FGD LSFO utilizza 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 presenti nello spurgo vengono classificate, o separate, in frazioni grossolane e fini. Le particelle fini vengono separate dall'idroclone nel flusso di troppo pieno per produrre un flusso di troppo pieno costituito principalmente da grossi cristalli di gesso (potenzialmente vendibili) che possono essere disidratati fino a raggiungere un basso contenuto di umidità con un sistema di disidratazione a nastro sottovuoto. Fonte: CH2M HILL
Alcuni sistemi FGD utilizzano addensatori a gravità o vasche di sedimentazione per la classificazione e la disidratazione dei solidi, mentre altri utilizzano centrifughe o sistemi di disidratazione a tamburo rotante sotto vuoto, ma la maggior parte dei nuovi sistemi utilizza idrocloni e nastri trasportatori sotto vuoto. Alcuni possono utilizzare due idrocloni in serie per aumentare la rimozione dei solidi nel sistema di disidratazione. Una parte del flusso in eccesso degli idrocloni può essere restituita al sistema FGD per ridurre il flusso di acque reflue.
Lo spurgo può essere avviato anche quando si verifica un accumulo di cloruri nella sospensione 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 di FGD, come la composizione del carbone e del calcare, il tipo di scrubber e il sistema di disidratazione del gesso utilizzato. Il carbone apporta gas acidi, come cloruri, fluoruri e solfati, nonché metalli volatili, tra cui arsenico, mercurio, selenio, boro, cadmio e zinco. Il calcare apporta ferro e alluminio (da minerali argillosi) alle acque reflue di FGD. Il calcare viene tipicamente polverizzato in un mulino a sfere a umido e l'erosione e la corrosione delle sfere apportano ferro alla fanghiglia calcarea. Le argille tendono a fornire le particelle fini inerti, che è uno dei motivi per cui le acque reflue vengono spurgate dallo scrubber.
Da: Thomas E. Higgins, PhD, PE; A. Thomas Sandy, PE; e Silas W. Givens, PE.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
Data di pubblicazione: 04-08-2018