מערכות ונחירים להסרת גופרית של גזי פליטה

שריפת פחם במתקני ייצור חשמל מייצרת פסולת מוצקה, כגון אפר תחתון ואפר מרחף, וגז פליטה הנפלט לאטמוספרה. מפעלים רבים נדרשים להסיר פליטות SOx מגזי הפליטה באמצעות מערכות הסרת גופרית של גזי פליטה (FGD). שלוש טכנולוגיות ה-FGD המובילות בשימוש בארה"ב הן קרצוף רטוב (85% מהמתקנים), קרצוף יבש (12%) והזרקת חומר סופג יבש (3%). מקרצפים רטובים מסירים בדרך כלל יותר מ-90% מה-SOx, בהשוואה למקרצפים יבשים, המסירים 80%. מאמר זה מציג טכנולוגיות מתקדמות לטיפול בשפכים הנוצרים על ידי קרצוף רטוב.מערכות FGD.

יסודות FGD רטובים

לטכנולוגיות FGD רטוב יש במשותף מקטע כור תרחיף ומקטע סחיטת מוצקים. סוגים שונים של סופגים שימשו, כולל מגדלי מגש וארוזים, מקרצפים ונטורי ומקרצפים בהתזה במקטע הכור. הספגים מנטרלים את הגזים החומציים בעזרת תרחיף בסיסי של סיד, נתרן הידרוקסידי או אבן גיר. ממספר סיבות כלכליות, מקרצפים חדשים יותר נוטים להשתמש בתרחיף אבן גיר.

כאשר אבן גיר מגיבה עם SOx בתנאי חיזור של הספוג, SO2 (המרכיב העיקרי של SOx) מומר לסולפיט, ונוצר תרחיף עשיר בסידן סולפיט. מערכות FGD קודמות (המכונות מערכות חמצון טבעי או מערכות חמצון מעוכבות) ייצרו תוצר לוואי של סידן סולפיט. מערכות חדשות יותרמערכות FGDלהשתמש בכור חמצון שבו תרחיף סידן סולפיט מומר לסידן סולפט (גבס); אלה מכונות מערכות FGD של חמצון כפוי של גיר (LSFO).

מערכות LSFO FGD מודרניות אופייניות משתמשות במגדל סופג ריסוס עם כור חמצון מובנה בבסיס (איור 1) או במערכת בועות סילון. בכל אחת מהן, הגז נספג בתרחיף גיר בתנאים אנוקסיים; התרחיף עובר לאחר מכן לכור אירובי או לאזור תגובה, שם סולפיט מומר לסולפט, וגבס שוקע. זמן ההשהיה ההידראולי בכור החמצון הוא כ-20 דקות.

1. מערכת FGD של חמצון מאולץ של אבן גיר (LSFO) בעמודת ריסוס. במערכת LSFO, התרחיף עובר לכור, שם מוסיפים אוויר כדי לאלץ חמצון של סולפיט לסולפט. נראה שחמצון זה ממיר סלניט לסלנט, מה שגורם לקשיים בטיפול מאוחר יותר. מקור: CH2M HILL

מערכות אלו פועלות בדרך כלל עם מוצקים מרחפים של 14% עד 18%. מוצקים מרחפים מורכבים ממוצקי גבס עדינים וגסים, אפר מרחף וחומר אינרטי המוכנס עם אבן הגיר. כאשר המוצקים מגיעים לגבול עליון, התרחיף מסולק. רוב מערכות LSFO FGD משתמשות במערכות הפרדה מכניות של מוצקים וייבוש מים כדי להפריד גבס ומוצקים אחרים ממי הניקוי (איור 2).

2. מערכת סחיטת גבס באמצעות FGD. במערכת סחיטת גבס טיפוסית, חלקיקים בניקוי מסווגים, או מופרדים, לשברים גסים ועדינים. חלקיקים עדינים מופרדים בגלישה מההידרוקלון ליצירת זרימה תחתית המורכבת בעיקר מגבישי גבס גדולים (למכירה פוטנציאלית) שניתן לסחוט אותם לתכולת לחות נמוכה באמצעות מערכת סחיטת סרט ואקום. מקור: CH2M HILL

חלק ממערכות ה-FGD משתמשות במסמיכים כבידה או בבריכות שיקוע לסיווג מוצקים וייבוש, וחלקן משתמשות בצנטריפוגות או במערכות ייבוש באמצעות תוף ואקום סיבובי, אך רוב המערכות החדשות משתמשות בהידרוקלונים ורצועות ואקום. חלקן עשויות להשתמש בשני הידרוקלונים בטור כדי להגביר את הסרת המוצקים במערכת הייבוש. חלק מהגלישה של ההידרוקלון עשויה להיות מוחזרת למערכת ה-FGD כדי להפחית את זרימת השפכים.

ניתן להתחיל ניקוי גם כאשר יש הצטברות של כלורידים בתרחיף ה-FGD, כתוצאה ממגבלות המוטלות על ידי עמידות הקורוזיה של חומרי הבנייה של מערכת ה-FGD.

מאפייני שפכי FGD

משתנים רבים משפיעים על הרכב השפכים של ה-FGD, כגון הרכב הפחם ואבן גיר, סוג המנקה ומערכת סחיטת הגבס בה נעשה שימוש. פחם תורם גזים חומציים - כגון כלורידים, פלואורידים וסולפט - כמו גם מתכות נדיפות, כולל ארסן, כספית, סלניום, בורון, קדמיום ואבץ. אבן הגיר תורמת ברזל ואלומיניום (ממינרלי חרס) לשפכי ה-FGD. אבן גיר נכתשת בדרך כלל בטחנת כדורים רטובה, והשחיקה והקורוזיה של הכדורים תורמים ברזל לתרחיף אבן הגיר. חרסית נוטה לתרום את החומרים העדינים האינרטיים, וזו אחת הסיבות לכך ששפכים מנוקדים מהמנקה.

מאת: תומאס א. היגינס, PhD, PE; א. תומאס סנדי, PE; וסיילס וו. גיבנס, PE.

Email: caroline@rbsic-sisic.com