Ugello FGD in carburo di silicio per la desolforazione nelle centrali elettriche

Ugelli assorbitori per la desolforazione dei fumi (FGD).
Rimozione degli ossidi di zolfo, comunemente indicati come SOx, da un gas di scarico utilizzando un reagente alcalino, come un impasto di calcare umido.

Quando i combustibili fossili vengono utilizzati nei processi di combustione per far funzionare caldaie, forni o altre apparecchiature, possono potenzialmente rilasciare SO2 o SO3 come parte dei gas di scarico. Questi ossidi di zolfo reagiscono facilmente con altri elementi per formare composti dannosi come l'acido solforico e hanno il potenziale di influenzare negativamente la salute umana e l'ambiente. A causa di questi potenziali effetti, il controllo di questo composto nei gas di scarico è una parte essenziale delle centrali elettriche a carbone e di altre applicazioni industriali.

A causa dei problemi di erosione, ostruzione e accumulo, uno dei sistemi più affidabili per controllare queste emissioni è un processo di desolforazione dei gas di scarico umidi (FGD) a torre aperta che utilizza calcare, calce idrata, acqua di mare o altra soluzione alcalina. Gli ugelli spruzzatori sono in grado di distribuire in modo efficace e affidabile questi fanghi nelle torri di assorbimento. Creando modelli uniformi di goccioline di dimensioni adeguate, questi ugelli sono in grado di creare efficacemente l'area superficiale necessaria per un corretto assorbimento riducendo al minimo il trascinamento della soluzione di lavaggio nei gas di scarico.

Selezione di un ugello assorbitore FGD:
Fattori importanti da considerare:

Densità e viscosità dei mezzi di lavaggio
Dimensione della goccia richiesta
La dimensione corretta delle goccioline è essenziale per garantire tassi di assorbimento adeguati
Materiale dell'ugello
Poiché il gas di scarico è spesso corrosivo e il fluido di lavaggio è spesso un impasto liquido con un elevato contenuto di solidi e proprietà abrasive, è importante selezionare il materiale appropriato resistente alla corrosione e all'usura
Resistenza all'ostruzione degli ugelli
Poiché il fluido di lavaggio è spesso un impasto liquido con un elevato contenuto di solidi, la scelta dell'ugello in termini di resistenza all'intasamento è importante
Schema di spruzzo e posizionamento degli ugelli
Per garantire un adeguato assorbimento è importante la copertura completa del flusso di gas senza bypass e un tempo di permanenza sufficiente
Dimensioni e tipo di connessione dell'ugello
Portate del fluido di lavaggio richieste
Perdita di carico disponibile (∆P) attraverso l'ugello
∆P = pressione di alimentazione all'ingresso dell'ugello – pressione di processo all'esterno dell'ugello
I nostri ingegneri esperti possono aiutare a determinare quale ugello funzionerà come richiesto con i dettagli del progetto
Usi e industrie comuni dell'ugello assorbitore FGD:
Centrali elettriche a carbone e altri combustibili fossili
Raffinerie di petrolio
Inceneritori di rifiuti urbani
Forni per cemento
Fonderie di metalli

Scheda tecnica del materiale SiC

Svantaggi con calce/calcare

Come mostrato nella Figura 1, i sistemi FGD che utilizzano l'ossidazione forzata calce/calcare (LSFO) comprendono tre sottosistemi principali:

• Preparazione, manipolazione e conservazione dei reagenti
• Vaso assorbente
• Movimentazione dei rifiuti e dei sottoprodotti

La preparazione del reagente consiste nel trasportare il calcare frantumato (CaCO3) da un silo di stoccaggio a un serbatoio di alimentazione agitato. L'impasto liquido di calcare risultante viene quindi pompato nel recipiente di assorbimento insieme ai gas di combustione della caldaia e all'aria ossidante. Gli ugelli spruzzatori erogano fini goccioline di reagente che poi fluiscono in controcorrente rispetto ai gas di scarico in entrata. La SO2 presente nei gas di scarico reagisce con il reagente ricco di calcio per formare solfito di calcio (CaSO3) e CO2. L'aria introdotta nell'assorbitore favorisce l'ossidazione di CaSO3 in CaSO4 (forma diidrata).

Le reazioni base dell'LSFO sono:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

L'impasto liquido ossidato si raccoglie sul fondo dell'assorbitore e viene successivamente riciclato insieme al reagente fresco nei collettori degli ugelli di spruzzatura. Una parte del flusso di riciclo viene ritirata nel sistema di gestione dei rifiuti/sottoprodotti, che tipicamente consiste in idrocicloni, filtri a tamburo o a nastro e un serbatoio di contenimento di acque reflue/liquori agitate. Le acque reflue dal serbatoio di contenimento vengono riciclate nel serbatoio di alimentazione del reagente per il calcare o in un idrociclone dove il troppopieno viene rimosso come effluente.

Schema tipico del processo di lavaggio a umido con ossidazione forzata di calce/calcare

I sistemi LSFO a umido in genere possono raggiungere efficienze di rimozione di SO2 del 95-97%. Raggiungere livelli superiori al 97,5% per soddisfare i requisiti di controllo delle emissioni, tuttavia, è difficile, soprattutto per gli impianti che utilizzano carboni ad alto contenuto di zolfo. È possibile aggiungere catalizzatori di magnesio o calcinare il calcare per ottenere calce a reattività più elevata (CaO), ma tali modifiche comportano apparecchiature aggiuntive per l'impianto e i relativi costi di manodopera ed energia. Ad esempio, la calcinazione in calce richiede l'installazione di un forno da calce separato. Inoltre, la calce precipita facilmente e ciò aumenta il rischio di formazione di depositi di calcare nello scrubber.

Il costo della calcinazione con un forno da calce può essere ridotto iniettando direttamente il calcare nel forno della caldaia. In questo approccio, la calce generata nella caldaia viene trasportata insieme ai gas di scarico nello scrubber. I possibili problemi includono incrostazioni della caldaia, interferenze con il trasferimento di calore e inattivazione della calce dovuta alla combustione eccessiva della caldaia. Inoltre la calce riduce la temperatura di flusso delle ceneri fuse nelle caldaie a carbone, determinando depositi solidi che altrimenti non si formerebbero.

I rifiuti liquidi del processo LSFO vengono generalmente diretti verso bacini di stabilizzazione insieme ai rifiuti liquidi provenienti da altre parti della centrale elettrica. L'effluente liquido umido del FGD può essere saturato con composti di solfiti e solfati e considerazioni ambientali in genere ne limitano il rilascio in fiumi, torrenti o altri corsi d'acqua. Inoltre, il riciclaggio delle acque reflue/liquori nello scrubber può portare all'accumulo di sali di sodio, potassio, calcio, magnesio o cloruro disciolti. Queste specie possono eventualmente cristallizzare a meno che non venga fornito uno spurgo sufficiente per mantenere le concentrazioni di sale disciolto al di sotto della saturazione. Un ulteriore problema è il lento tasso di sedimentazione dei rifiuti solidi, che comporta la necessità di bacini di stabilizzazione grandi e di volume elevato. In condizioni tipiche, lo strato depositato in un bacino di stabilizzazione può contenere il 50% o più di fase liquida anche dopo diversi mesi di stoccaggio.

Il solfato di calcio recuperato dal liquame di riciclo dell'assorbitore può essere ricco di calcare non reagito e ceneri di solfito di calcio. Questi contaminanti possono impedire la vendita del solfato di calcio come gesso sintetico da utilizzare nella produzione di pannelli di rivestimento, intonaco e cemento. Il calcare non reagito è l'impurezza predominante presente nel gesso sintetico ed è anche un'impurità comune nel gesso naturale (estraibile). Sebbene il calcare in sé non interferisca con le proprietà dei prodotti finali dei pannelli in cartongesso, le sue proprietà abrasive presentano problemi di usura per le apparecchiature di lavorazione. Il solfito di calcio è un'impurità indesiderata in qualsiasi gesso poiché la sua dimensione fine delle particelle pone problemi di incrostazione e altri problemi di lavorazione come il lavaggio e la disidratazione della torta.

Se i solidi generati nel processo LSFO non sono commercializzabili commercialmente come gesso sintetico, ciò pone un notevole problema di smaltimento dei rifiuti. Per una caldaia da 1.000 MW che alimenta carbone con zolfo all'1%, la quantità di gesso è di circa 550 tonnellate (corte) al giorno. Per lo stesso impianto che utilizza carbone al 2% di zolfo, la produzione di gesso aumenta a circa 1100 tonnellate al giorno. Aggiungendo circa 1.000 tonnellate/giorno per la produzione di ceneri volanti, si porta il tonnellaggio totale di rifiuti solidi a circa 1.550 tonnellate/giorno per il carbone con 1% di zolfo e 2.100 tonnellate/giorno per il caso con 2% di zolfo.

Vantaggi dell'EADS

Un'alternativa tecnologica comprovata allo scrubbing LSFO sostituisce il calcare con ammoniaca come reagente per la rimozione di SO2. I componenti di macinazione, stoccaggio, movimentazione e trasporto dei reagenti solidi in un sistema LSFO sono sostituiti da semplici serbatoi di stoccaggio per ammoniaca acquosa o anidra. La Figura 2 mostra uno schema di flusso per il sistema EADS fornito da JET Inc.

L'ammoniaca, i gas di combustione, l'aria ossidante e l'acqua di processo entrano in un assorbitore contenente più livelli di ugelli spruzzatori. Gli ugelli generano goccioline fini di reagente contenente ammoniaca per garantire un contatto intimo del reagente con i gas di scarico in entrata secondo le seguenti reazioni:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

La SO2 nel flusso dei gas di combustione reagisce con l'ammoniaca nella metà superiore del recipiente per produrre solfito di ammonio. Il fondo del recipiente dell'assorbitore funge da serbatoio di ossidazione in cui l'aria ossida il solfito di ammonio in solfato di ammonio. La soluzione risultante di solfato di ammonio viene pompata nuovamente ai collettori degli ugelli di spruzzatura a più livelli nell'assorbitore. Prima di uscire dalla parte superiore dell'assorbitore, i gas di scarico depurati passano attraverso un dispositivo antiappannante che coalizza eventuali goccioline liquide trascinate e cattura le particelle fini.

La reazione dell'ammoniaca con SO2 e l'ossidazione del solfito in solfato raggiunge un elevato tasso di utilizzo dei reagenti. Per ogni libbra di ammoniaca consumata vengono prodotte quattro libbre di solfato di ammonio.

Come nel caso del processo LSFO, una parte del flusso di riciclo del reagente/prodotto può essere ritirata per produrre un sottoprodotto commerciale. Nel sistema EADS, la soluzione del prodotto di decollo viene pompata in un sistema di recupero dei solidi costituito da un idrociclone e una centrifuga per concentrare il prodotto di solfato di ammonio prima dell'essiccazione e del confezionamento. Tutti i liquidi (traboccamento dell'idrociclone e centro della centrifuga) vengono reindirizzati in un serbatoio dei liquami e quindi reintrodotti nel flusso di riciclo del solfato di ammonio dell'assorbitore.

• I sistemi EADS forniscono efficienze di rimozione di SO2 più elevate (>99%), che offrono alle centrali elettriche alimentate a carbone una maggiore flessibilità per miscelare carboni più economici e ad alto contenuto di zolfo.
• Mentre i sistemi LSFO creano 0,7 tonnellate di CO2 per ogni tonnellata di SO2 rimossa, il processo EADS non produce CO2.
• Poiché la calce e il calcare sono meno reattivi rispetto all'ammoniaca per la rimozione della SO2, per ottenere velocità di circolazione elevate sono necessari un consumo maggiore di acqua di processo e di energia di pompaggio. Ciò si traduce in costi operativi più elevati per i sistemi LSFO.
• I costi di capitale per i sistemi EADS sono simili a quelli per la costruzione di un sistema LSFO. Come notato sopra, mentre il sistema EADS richiede attrezzature per la lavorazione e il confezionamento dei sottoprodotti del solfato di ammonio, le strutture per la preparazione dei reagenti associate a LSFO non sono necessarie per la macinazione, la movimentazione e il trasporto.

Il vantaggio più distintivo di EADS è l'eliminazione dei rifiuti liquidi e solidi. La tecnologia EADS è un processo a scarico liquido zero, il che significa che non è richiesto alcun trattamento delle acque reflue. Il sottoprodotto solido del solfato di ammonio è facilmente commerciabile; il solfato di ammonio è il fertilizzante e il componente fertilizzante più utilizzato al mondo, con una crescita del mercato mondiale prevista fino al 2030. Inoltre, sebbene la produzione di solfato di ammonio richieda una centrifuga, un essiccatore, un trasportatore e un'attrezzatura per l'imballaggio, questi articoli non sono proprietari e sono commercialmente disponibili. disponibile. A seconda delle condizioni economiche e di mercato, il fertilizzante a base di solfato di ammonio può compensare i costi della desolforazione dei gas di scarico a base di ammoniaca e potenzialmente fornire un profitto sostanziale.

Schema del processo efficiente di desolforazione dell'ammoniaca

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd è una delle più grandi soluzioni di nuovi materiali ceramici in carburo di silicio in Cina. Ceramica tecnica SiC: durezza Moh 9 (durezza New Moh 13), con eccellente resistenza all'erosione e alla corrosione, eccellente resistenza all'abrasione e antiossidazione. La durata utile del prodotto SiC è da 4 a 5 volte superiore rispetto al materiale composto da allumina al 92%. Il MOR di RBSiC è da 5 a 7 volte quello di SNBSC e può essere utilizzato per forme più complesse. Il processo di preventivo è rapido, la consegna è quella promessa e la qualità non è seconda a nessuno. Persistiamo sempre nel sfidare i nostri obiettivi e nel restituire il nostro cuore alla società.