발전소 탈황용 탄화규소 FGD 노즐

연도가스 탈황(FGD) 흡수기 노즐
일반적으로 SOx라고 불리는 황산화물을 습식 석회석 슬러리와 같은 알칼리 시약을 사용하여 배기 가스에서 제거합니다.

보일러, 용광로 또는 기타 장비를 가동하기 위해 연소 과정에서 화석 연료를 활용하는 경우 배기 가스의 일부로 SO2 또는 SO3를 방출할 가능성이 있습니다. 이러한 황산화물은 다른 원소와 쉽게 반응하여 황산과 같은 유해한 화합물을 형성하며 인간의 건강과 환경에 부정적인 영향을 미칠 가능성이 있습니다. 이러한 잠재적 영향으로 인해 연도 가스에서 이 화합물을 제어하는 ​​것은 석탄 화력 발전소 및 기타 산업 응용 분야에서 필수적인 부분입니다.

침식, 막힘 및 축적 문제로 인해 이러한 배출을 제어하는 ​​가장 신뢰할 수 있는 시스템 중 하나는 석회석, 수화석회, 해수 또는 기타 알칼리성 용액을 사용하는 개방형 습식 연도 가스 탈황(FGD) 공정입니다. 스프레이 노즐은 이러한 슬러리를 흡수탑에 효과적이고 안정적으로 분배할 수 있습니다. 적절한 크기의 물방울의 균일한 패턴을 생성함으로써 이러한 노즐은 세정 용액이 연도 가스로 유입되는 것을 최소화하면서 적절한 흡수에 필요한 표면적을 효과적으로 생성할 수 있습니다.

FGD 흡수기 노즐 선택:
고려해야 할 중요한 요소:

스크러빙 매체 밀도 및 점도
필요한 액적 크기
적절한 흡수율을 보장하려면 올바른 액적 크기가 필수적입니다.
노즐 재질
연도 가스는 부식성이 있는 경우가 많고 세정액은 고형분 함량과 마모성이 높은 슬러리인 경우가 많으므로 적절한 부식 및 내마모성 재료를 선택하는 것이 중요합니다.
노즐 막힘 방지
세정액은 고형분 함량이 높은 슬러리인 경우가 많기 때문에 막힘 저항성을 고려한 노즐 선택이 중요합니다.
노즐 스프레이 패턴 및 배치
적절한 흡수를 보장하려면 바이패스 없이 가스 흐름을 완전히 커버하고 충분한 체류 시간이 중요합니다.
노즐 연결 크기 및 유형
필요한 세정 유체 유량
노즐 전반에 걸쳐 사용 가능한 압력 강하(ΔP)
ΔP = 노즐 입구의 공급 압력 - 노즐 외부의 공정 압력
당사의 숙련된 엔지니어는 귀하의 설계 세부 사항에 따라 어떤 노즐이 필요에 따라 작동할지 결정하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.
일반적인 FGD 흡수기 노즐 용도 및 산업:
석탄 및 기타 화석 연료 발전소
석유 정제소
생활폐기물 소각장
시멘트 가마
금속 제련소

SiC 재료 데이터시트

석회/석회암의 단점

그림 1에 표시된 것처럼 석회/석회석 강제 산화(LSFO)를 사용하는 FGD 시스템에는 세 가지 주요 하위 시스템이 포함됩니다.

• 시약 준비, 취급 및 보관
• 흡수기 용기
• 폐기물 및 부산물 처리

시약 준비는 분쇄된 석회석(CaCO3)을 저장 사일로에서 교반 공급 탱크로 운반하는 과정으로 구성됩니다. 생성된 석회석 슬러리는 보일러 배기가스 및 산화 공기와 함께 흡수 용기로 펌핑됩니다. 스프레이 노즐은 미세한 시약 방울을 전달한 후 유입되는 연도 가스에 역류로 흐릅니다. 배가스의 SO2는 칼슘이 풍부한 시약과 반응하여 아황산칼슘(CaSO3)과 CO2를 형성합니다. 흡수 장치에 유입된 공기는 CaSO3의 CaSO4(이수화물 형태)로의 산화를 촉진합니다.

기본 LSFO 반응은 다음과 같습니다.

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

산화된 슬러리는 흡수기 바닥에 수집된 후 새로운 시약과 함께 스프레이 노즐 헤더로 다시 재활용됩니다. 재활용 흐름의 일부는 일반적으로 하이드로사이클론, 드럼 또는 벨트 필터, 교반된 폐수/액체 보유 탱크로 구성된 폐기물/부산물 처리 시스템으로 배출됩니다. 저장 탱크의 폐수는 석회석 시약 공급 탱크로 다시 재활용되거나 오버플로우가 폐수로 제거되는 하이드로사이클론으로 재활용됩니다.

일반적인 석회/석회석 강제 옥시다틴 습식 세정 공정 도식

습식 LSFO 시스템은 일반적으로 95~97%의 SO2 제거 효율성을 달성할 수 있습니다. 그러나 배출 제어 요구 사항을 충족하기 위해 97.5% 이상의 수준에 도달하는 것은 어렵습니다. 특히 고유황 석탄을 사용하는 발전소의 경우 더욱 그렇습니다. 마그네슘 촉매를 추가하거나 석회석을 하소하여 반응성이 더 높은 석회(CaO)로 만들 수 있지만 이러한 수정에는 추가 플랜트 장비와 관련 인건비 및 전력 비용이 필요합니다. 예를 들어, 석회로 소성하려면 별도의 석회 가마를 설치해야 합니다. 또한 석회는 쉽게 침전되므로 스크러버에 스케일 침전물이 형성될 가능성이 높아집니다.

석회석을 보일러로에 직접 주입하면 석회가마를 이용한 소성 비용을 줄일 수 있습니다. 이 접근 방식에서는 보일러에서 생성된 석회가 연도 가스와 함께 스크러버로 운반됩니다. 가능한 문제로는 보일러 오염, 열 전달 방해, 보일러 과열로 인한 석회 비활성화 등이 있습니다. 더욱이 석회는 석탄 연소 보일러에서 용융 재의 흐름 온도를 감소시켜 그렇지 않으면 발생하지 않는 고체 퇴적물을 생성합니다.

LSFO 공정에서 발생하는 액체 폐기물은 일반적으로 발전소의 다른 곳에서 발생하는 액체 폐기물과 함께 안정화 연못으로 보내집니다. 습식 FGD 액체 유출물은 아황산염 및 황산염 화합물로 포화될 수 있으며 환경적 고려 사항으로 인해 일반적으로 강, 하천 또는 기타 수로로의 방출이 제한됩니다. 또한 폐수/액체를 스크러버로 다시 재활용하면 용해된 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 또는 염화물 염이 축적될 수 있습니다. 용해된 염분 농도를 포화도 이하로 유지하기 위해 충분한 블리드가 제공되지 않으면 이러한 종은 결국 결정화될 수 있습니다. 또 다른 문제는 폐기물 고형물의 느린 침전 속도로 인해 대규모의 대용량 안정화 연못이 필요하다는 것입니다. 일반적인 조건에서 안정화 연못의 침전층은 몇 달 동안 저장한 후에도 50% 이상의 액상을 포함할 수 있습니다.

흡수재 재활용 슬러리에서 회수된 황산칼슘에는 미반응 석회석 및 아황산칼슘 재가 많이 함유되어 있을 수 있습니다. 이러한 오염물질은 황산칼슘이 벽판, 석고 및 시멘트 생산에 사용되는 합성 석고로 판매되는 것을 방해할 수 있습니다. 미반응 석회석은 합성 석고에서 발견되는 주요 불순물이며 천연(채광) 석고에서도 흔히 발견되는 불순물입니다. 석회석 자체는 벽판 최종 제품의 특성을 방해하지 않지만 연마 특성으로 인해 가공 장비에 마모 문제가 발생합니다. 아황산칼슘은 미세 입자 크기로 인해 스케일링 문제와 케이크 세척 및 탈수와 같은 기타 가공 문제가 발생하기 때문에 모든 석고에서 원치 않는 불순물입니다.

LSFO 공정에서 생성된 고형물이 합성 석고로 상업적으로 판매 가능하지 않은 경우 이는 상당한 폐기물 처리 문제를 야기합니다. 1% 유황탄을 연소하는 1000MW 보일러의 경우 석고의 양은 약 550톤(부족)/일입니다. 2% 황탄을 연소하는 동일한 공장의 경우 석고 생산량은 약 1,100톤/일로 증가합니다. 비산회 생산을 위해 약 1000톤/일을 추가하면 총 고형 폐기물 톤수는 1% 유황탄의 경우 약 1550톤/일, 2% 유황의 경우 2100톤/일에 이릅니다.

EADS의 장점

LSFO 세정에 대한 입증된 기술 대안은 SO2 제거용 시약으로 석회석을 암모니아로 대체합니다. LSFO 시스템의 고체 시약 밀링, 저장, 취급 및 운송 구성 요소는 수성 또는 무수 암모니아를 위한 간단한 저장 탱크로 대체됩니다. 그림 2는 JET Inc.에서 제공하는 EADS 시스템의 흐름도를 보여줍니다.

암모니아, 연도 가스, 산화 공기 및 공정수는 여러 레벨의 스프레이 노즐이 포함된 흡수 장치로 들어갑니다. 노즐은 다음 반응에 따라 암모니아 함유 시약의 미세한 방울을 생성하여 시약과 유입되는 연도 가스의 긴밀한 접촉을 보장합니다.

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

연도가스 흐름의 SO2는 용기 상부에서 암모니아와 반응하여 아황산암모늄을 생성합니다. 흡수 용기의 바닥은 공기가 아황산암모늄을 황산암모늄으로 산화시키는 산화 탱크 역할을 합니다. 생성된 황산암모늄 용액은 흡수기의 여러 레벨에서 스프레이 노즐 헤더로 다시 펌핑됩니다. 세정된 연도 가스가 흡수기 상단을 빠져나가기 전에, 동반된 액체 방울을 합치고 미세한 입자를 포착하는 디미스터를 통과합니다.

SO2와의 암모니아 반응 및 황산염으로의 아황산염 산화는 높은 시약 활용률을 달성합니다. 소비되는 암모니아 1파운드당 황산암모늄 4파운드가 생성됩니다.

LSFO 공정과 마찬가지로 시약/제품 재활용 흐름의 일부를 회수하여 상업용 부산물을 생산할 수 있습니다. EADS 시스템에서 이륙 제품 용액은 건조 및 포장 전에 황산암모늄 제품을 농축하기 위해 하이드로사이클론과 원심분리기로 구성된 고형물 회수 시스템으로 펌핑됩니다. 모든 액체(하이드로사이클론 오버플로우 및 원심분리 원심분리액)는 슬러리 탱크로 다시 보내진 다음 흡수기 황산암모늄 재순환 흐름으로 다시 유입됩니다.

• EADS 시스템은 더 높은 SO2 제거 효율(>99%)을 제공하여 석탄 화력 발전소에 더 저렴하고 황 함량이 높은 석탄을 혼합할 수 있는 유연성을 제공합니다.
• LSFO 시스템은 제거된 SO2 1톤당 0.7톤의 CO2를 생성하는 반면, EADS 프로세스는 CO2를 생성하지 않습니다.
• 석회와 석회석은 암모니아에 비해 SO2 제거에 덜 반응하기 때문에 높은 순환율을 달성하려면 더 높은 공정 용수 소비량과 펌핑 에너지가 필요합니다. 이로 인해 LSFO 시스템의 운영 비용이 높아집니다.
• EADS 시스템의 자본 비용은 LSFO 시스템 구축 비용과 유사합니다. 위에서 언급한 바와 같이 EADS 시스템에는 황산암모늄 부산물 처리 및 포장 장비가 필요하지만 LSFO와 관련된 시약 준비 시설은 밀링, 취급 및 운송에 필요하지 않습니다.

EADS의 가장 뚜렷한 장점은 액체 및 고체 폐기물을 모두 제거한다는 것입니다. EADS 기술은 액체 배출이 없는 공정으로, 이는 폐수 처리가 필요하지 않음을 의미합니다. 고체 황산암모늄 부산물은 쉽게 판매 가능합니다. 황산암모늄은 전 세계에서 가장 많이 사용되는 비료 및 비료 성분이며, 2030년까지 전 세계 시장 성장이 예상됩니다. 또한 황산암모늄을 제조하려면 원심분리기, 건조기, 컨베이어 및 포장 장비가 필요하지만 이러한 품목은 비독점적이며 상업적으로 사용됩니다. 사용 가능. 경제 및 시장 상황에 따라 황산암모늄 비료는 암모니아 기반 배가스 탈황 비용을 상쇄하고 잠재적으로 상당한 이익을 제공할 수 있습니다.

효율적인 암모니아 탈황 공정 회로도

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