発電所の脱硫用炭化ケイ素FGDノズル

排煙脱硫 (FGD) 吸収ノズル
湿式石灰石スラリーなどのアルカリ試薬を使用して、一般に SOx と呼ばれる硫黄酸化物を排ガスから除去します。

化石燃料がボイラー、炉、その他の機器を稼働させるための燃焼プロセスで利用される場合、排気ガスの一部として SO2 または SO3 が放出される可能性があります。これらの硫黄酸化物は他の元素と容易に反応して硫酸などの有害な化合物を形成し、人間の健康や環境に悪影響を与える可能性があります。これらの潜在的な影響により、煙道ガス中のこの化合物の制御は石炭火力発電所やその他の産業用途において不可欠な部分となっています。

浸食、詰まり、蓄積の懸念があるため、これらの排出物を制御する最も信頼性の高いシステムの 1 つは、石灰石、消石灰、海水、またはその他のアルカリ溶液を使用するオープンタワー湿式排煙脱硫 (FGD) プロセスです。スプレー ノズルは、これらのスラリーを吸収塔に効果的かつ確実に分配できます。これらのノズルは、適切なサイズの液滴の均一なパターンを作成することで、燃焼排ガスへのスクラビング溶液の同伴を最小限に抑えながら、適切な吸収に必要な表面積を効果的に作り出すことができます。

FGD アブソーバー ノズルの選択:
考慮すべき重要な要素:

スクラビングメディアの密度と粘度
必要な液滴サイズ
適切な吸収率を確保するには、正しい液滴サイズが不可欠です
ノズル材質
排ガスは腐食性であることが多く、スクラビング流体は固形分が多く研磨特性のあるスラリーであることが多いため、適切な耐食性と耐摩耗性の材料を選択することが重要です。
耐ノズル詰まり性
スクラビング流体は固形分を多く含むスラリーであることが多いため、耐詰まり性を考慮したノズルの選択が重要です
ノズルのスプレーパターンと配置
適切な吸収を確保するには、バイパスなしでガス流を完全にカバーし、十分な滞留時間を確保することが重要です。
ノズル接続サイズと種類
必要なスクラビング液流量
ノズル全体で利用可能な圧力損失 (ΔP)
ΔP = ノズル入口の供給圧力 – ノズル外部のプロセス圧力
当社の経験豊富なエンジニアは、お客様の設計の詳細に応じてどのノズルが必要に応じて機能するかを決定するお手伝いをします
FGD アブソーバー ノズルの一般的な用途と産業:
石炭およびその他の化石燃料発電所
石油精製所
都市廃棄物焼却炉
セメント窯
金属精錬所

SiC 材料データシート

石灰/石灰石の欠点

図 1 に示すように、石灰/石灰石強制酸化 (LSFO) を採用した FGD システムには、次の 3 つの主要なサブシステムが含まれます。

• 試薬の準備、取り扱い、保管
• 吸収容器
• 廃棄物および副産物の処理

試薬の調製は、砕いた石灰石 (CaCO3) を貯蔵サイロから撹拌フィード タンクに搬送することから構成されます。得られた石灰石スラリーは、ボイラー排ガスおよび酸化性空気とともに吸収容器にポンプで送られます。スプレー ノズルは試薬の微細な液滴を噴射し、入ってくる排ガスに向流で流れます。排ガス中の SO2 はカルシウムが豊富な試薬と反応して亜硫酸カルシウム (CaSO3) と CO2 を形成します。吸収器に導入された空気は、CaSO3 の CaSO4 (二水和物形態) への酸化を促進します。

基本的な LSFO 反応は次のとおりです。

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2・2H2O

酸化したスラリーは吸収装置の底に集まり、その後新しい試薬とともにスプレー ノズル ヘッダーにリサイクルされて戻されます。リサイクル流の一部は廃棄物/副産物処理システムに引き出されます。このシステムは通常、液体サイクロン、ドラムまたはベルト フィルター、および撹拌廃水/液体貯蔵タンクで構成されます。保持タンクからの廃水は、石灰石試薬供給タンクまたは液体サイクロンにリサイクルされて戻され、そこでオーバーフローが廃液として除去されます。

典型的な石灰/石灰石の強制オキシダチン湿式スクラビングプロセスの概略図

湿式 LSFO システムは通常、95 ～ 97 パーセントの SO2 除去効率を達成できます。しかし、特に高硫黄石炭を使用するプラントでは、排出規制要件を満たすために 97.5% を超えるレベルに達することは困難です。マグネシウム触媒を追加したり、石灰石を焼成して反応性の高い石灰 (CaO) にすることもできますが、そのような変更には追加のプラント設備とそれに伴う人件費と電力コストがかかります。たとえば、石灰に焼成するには、別の石灰窯を設置する必要があります。また、石灰は沈殿しやすいため、スクラバー内でスケール堆積物が形成される可能性が高くなります。

ボイラー炉に石灰石を直接注入することにより、石灰キルンによる焼成コストを削減できます。このアプローチでは、ボイラーで生成された石灰が排ガスとともにスクラバーに運ばれます。考えられる問題としては、ボイラーの汚れ、熱伝達の妨害、ボイラーの過燃焼による石灰の不活性化などが挙げられます。さらに、石灰は石炭焚きボイラー内の溶融灰の流動温度を低下させ、その結果、石灰がなければ発生しない固体の堆積物が生成されます。

LSFO プロセスからの液体廃棄物は通常、発電所内の他の場所からの液体廃棄物とともに安定化池に送られます。湿った FGD 廃液は亜硫酸塩および硫酸塩化合物で飽和している可能性があり、環境への配慮により通常、河川、小川、またはその他の水路への放出が制限されます。また、廃水/液体をスクラバーに再循環すると、溶解したナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、または塩化物塩が蓄積する可能性があります。これらの種は、溶解塩濃度を飽和以下に保つために十分な流出が行われない限り、最終的に結晶化する可能性があります。さらなる問題は、廃棄固体の沈降速度が遅いことであり、その結果、大規模で大量の安定化池が必要になります。一般的な条件では、安定化池の沈降層には、数か月保管した後でも 50 パーセント以上の液相が含まれることがあります。

吸収剤リサイクルスラリーから回収された硫酸カルシウムには、未反応の石灰石と亜硫酸カルシウム灰が多く含まれる場合があります。これらの汚染物質により、硫酸カルシウムが壁板、石膏、セメントの製造に使用される合成石膏として販売されることが妨げられる可能性があります。未反応の石灰石は合成石膏に含まれる主な不純物であり、天然（採掘）石膏にもよく見られる不純物です。石灰石自体は壁板最終製品の特性を妨げませんが、その研磨特性により、加工装置の摩耗の問題が発生します。亜硫酸カルシウムは、その微細な粒子サイズがスケーリングの問題や、ケーキの洗浄や脱水などのその他の処理上の問題を引き起こすため、石膏中の望ましくない不純物です。

LSFO プロセスで生成される固体が合成石膏として商業的に販売できない場合、廃棄物処理に大きな問題が生じます。 1% の硫黄炭を燃焼させる 1000 MW ボイラーの場合、石膏の量は約 550 トン (不足)/日になります。同じプラントで 2% の硫黄石炭を燃焼すると、石膏の生産量は約 1100 トン/日まで増加します。フライアッシュ生産用に約 1,000 トン/日を追加すると、固形廃棄物の総トン数は、硫黄 1% の石炭の場合は約 1,550 トン/日、硫黄が 2% の場合は 2,100 トン/日になります。

EADSの利点

LSFO スクラビングに代わる実績のある技術は、石灰石を SO2 除去試薬としてアンモニアに置き換えます。 LSFO システムの固体試薬の粉砕、保管、取り扱い、および輸送のコンポーネントは、水性または無水アンモニア用の単純な保管タンクに置き換えられます。図 2 に、JET Inc. が提供する EADS システムのフロー図を示します。

アンモニア、排ガス、酸化性空気、プロセス水は、複数のレベルのスプレー ノズルを備えた吸収装置に入ります。ノズルは、以下の反応に従って、アンモニア含有試薬の微細な液滴を生成し、試薬が入ってくる排ガスと密接に接触するようにします。

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + 1/2O2 → (NH4)2SO4

煙道ガス流中の SO2 は容器の上半分でアンモニアと反応して亜硫酸アンモニウムを生成します。吸収容器の底部は酸化タンクとして機能し、空気により亜硫酸アンモニウムが硫酸アンモニウムに酸化されます。得られた硫酸アンモニウム溶液は、吸収装置内の複数のレベルでスプレー ノズル ヘッダーにポンプで戻されます。洗浄された燃焼排ガスは吸収装置の上部から出る前に、同伴された液滴を凝集させ、微粒子を捕捉するデミスターを通過します。

アンモニアとSO2の反応、および亜硫酸塩から硫酸塩への酸化により、高い試薬利用率が実現します。アンモニアが 1 ポンド消費されるごとに、4 ポンドの硫酸アンモニウムが生成されます。

LSFO プロセスと同様に、試薬/生成物のリサイクル ストリームの一部を取り出して、商業的な副生成物を生成することができます。 EADS システムでは、取り出した生成物溶液は液体サイクロンと遠心分離機で構成される固体回収システムにポンプで送られ、乾燥と包装の前に硫酸アンモニウム生成物が濃縮されます。すべての液体 (液体サイクロンのオーバーフローと遠心分離機の濃縮液) はスラリー タンクに戻され、吸収装置の硫酸アンモニウム再循環流に再導入されます。

• EADS システムは、より高い SO2 除去効率 (>99%) を実現し、石炭火力発電所に安価で硫黄分の多い石炭をより柔軟に混合できるようにします。
• LSFO システムでは SO2 が 1 トン除去されるごとに 0.7 トンの CO2 が生成されますが、EADS プロセスでは CO2 が生成されません。
• 石灰および石灰石は、アンモニアに比べて SO2 除去に対する反応性が低いため、高い循環率を達成するには、より多くのプロセス水の消費量とポンプエネルギーが必要になります。これにより、LSFO システムの運用コストが高くなります。
• EADS システムの資本コストは、LSFO システムを構築する場合の資本コストと同様です。上で述べたように、EADS システムは硫酸アンモニウム副産物の処理および包装設備を必要としますが、LSFO に関連する試薬調製設備は粉砕、取り扱い、および輸送には必要ありません。

EADS の最も際立った利点は、液体廃棄物と固体廃棄物の両方を排除できることです。 EADS テクノロジーは液体排出ゼロのプロセスであり、廃水処理が必要ありません。固体の硫酸アンモニウム副産物は容易に市場に出すことができます。硫酸アンモニアは世界で最も利用されている肥料および肥料成分であり、2030 年まで世界市場の成長が見込まれています。さらに、硫酸アンモニウムの製造には遠心分離機、乾燥機、コンベヤーおよび包装機器が必要ですが、これらの品目は非独占的で商業的に使用されています。利用可能。経済状況や市場状況に応じて、硫酸アンモニウム肥料はアンモニアベースの排煙脱硫のコストを相殺し、大幅な利益をもたらす可能性があります。

効率的なアンモニア脱硫プロセスの概略図

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd は、中国最大の炭化ケイ素セラミック新素材ソリューションの 1 つです。 SiC テクニカル セラミック: モース硬度は 9 (新モース硬度は 13)、耐浸食性と耐腐食性、優れた耐摩耗性、耐酸化性を備えています。 SiC 製品の耐用年数は、92% アルミナ材料に比べて 4 ～ 5 倍です。 RBSiC の MOR は SNBSC の 5 ～ 7 倍であり、より複雑な形状にも使用できます。見積もりプロセスは迅速で、納期は約束どおりで、品質は誰にも負けません。私たちは常に目標に挑戦し、心を社会に還元します。