Siliziumkarbid-FGD-Düse fir d'Entschwefelung am Kraaftwierk

Absorberdüsen fir d'Entschwefelung vun Ofgasen (FGD)
D'Entfernung vu Schwefeloxiden, allgemeng als SOx bezeechent, aus Ofgaser mat Hëllef vun engem alkalische Reagens, wéi zum Beispill enger naasser Kalksteenschlamm.

Wann fossil Brennstoffer a Verbrennungsprozesser benotzt ginn, fir Kessel, Uewen oder aner Ausrüstung ze bedreiwen, kënne si SO2 oder SO3 als Deel vum Ofgas fräisetzen. Dës Schwefeloxide reagéiere liicht mat aneren Elementer a bilden schiedlech Verbindungen, wéi Schwefelsäure, a kënnen d'mënschlech Gesondheet an d'Ëmwelt negativ beaflossen. Wéinst dësen potenziellen Effekter ass d'Kontroll vun dëser Verbindung an den Ofgaser en essentiellen Deel vu Kuelekraaftwierker an aneren industriellen Uwendungen.

Wéinst Erosioun, Verstoppung a Risiko vun Oflagerungen ass ee vun de verlässlechste Systemer fir dës Emissiounen ze kontrolléieren en Open-Tuerm-Naass-Ofgasentschwefelungsprozess (FGD) mat Kalksteen, Hydratkalk, Mierwaasser oder enger anerer alkalescher Léisung. Sprëtzdüsen kënnen dës Schläim effektiv an zouverlässeg an d'Absorptiounstierm verdeelen. Duerch d'Erstelle vun eenheetleche Mustere vun Drëpsen vun der richteger Gréisst kënnen dës Düsen effektiv déi néideg Uewerfläch fir eng korrekt Absorptioun schafen, wärend d'Entféierung vun der Wäschléisung an den Ofgas miniméiert gëtt.

Auswiel vun enger FGD-Absorberdüse:
Wichteg Faktoren ze berécksiichtegen:

Dicht a Viskositéit vum Schrubbmedium
Erfuerderlech Drëpsgréisst
Déi richteg Drëpsgréisst ass essentiell fir eng korrekt Absorptiounsquote ze garantéieren
Düsenmaterial
Well den Ofgas dacks korrosiv ass an d'Wäschflëssegkeet dacks e Schlamm mat héijem Feststoffgehalt an abrasiven Eegeschaften ass, ass d'Auswiel vum passenden korrosiouns- a verschleißbeständege Material wichteg.
Resistenz géint Düsenverstoppung
Well d'Schrubbflëssegkeet dacks e Schlamm mat engem héije Feststoffgehalt ass, ass d'Auswiel vun der Düs mat Berécksiichtegung vun der Verstoppungsbeständegkeet wichteg.
Düsensprühmuster a Plazéierung
Fir eng korrekt Absorptioun ze garantéieren, ass eng komplett Ofdeckung vum Gasstroum ouni Bypass a mat enger ausreechender Verbleizäit wichteg.
Gréisst an Typ vun der Düsenverbindung
Erfuerderlech Duerchflussraten fir d'Schrubbflëssegkeet
Verfügbaren Drockfall (∆P) iwwer d'Düs
∆P = Versuergungsdrock um Düsenanlaaf – Prozessdrock ausserhalb vun der Düs
Eis erfuerene Ingenieuren kënnen Iech hëllefen ze bestëmmen, wéi eng Düs no Äre Konstruktiounsdetailer funktionéiert
Allgemeng Uwendungen an Industrien vun FGD-Absorber-Düsen:
Kuel- a aner fossille Brennstoffkraaftwierker
Pëtrolsraffinerien
Gemengenoffallverbrennungsanlagen
Zementuewen
Metallschmëlzer

Datenblatt fir SiC-Material

Nodeeler mat Kalk/Kalksteen

Wéi an der Figur 1 gewisen, enthalen FGD-Systemer, déi Kalk/Kalksteen-Erzwongen-Oxidatioun (LSFO) benotzen, dräi Haaptënnersystemer:

• Virbereedung, Ëmgang a Lagerung vu Reagenzen
• Absorberbehälter
• Offäll- a Nieweprodukterbehandlung

D'Virbereedung vum Reagens besteet doran, zerquetschte Kalksteen (CaCO3) vun engem Lagersilo an en agitéierten Zufuhrtank ze transportéieren. Déi resultéierend Kalksteenschlamm gëtt dann zesumme mam Kesselofgas an der oxidéierender Loft an den Absorberbehälter gepompelt. Sprëtzdüsen liwweren fein Drëpse vum Reagens, déi dann géint den ukommende Ofgas fléissen. Den SO2 am Ofgas reagéiert mam kalziumräiche Reagens fir Kalziumsulfit (CaSO3) a CO2 ze bilden. D'Loft, déi an den Absorber agefouert gëtt, fördert d'Oxidatioun vu CaSO3 zu CaSO4 (Dihydratform).

Déi grondleeënd LSFO-Reaktiounen sinn:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

De oxidéierte Schlamm sammelt sech um Buedem vum Absorber a gëtt duerno zesumme mat frëschem Reagens zréck an d'Sprëtzdüsen-Kappleitungen recycléiert. En Deel vum Recyclingsstroum gëtt an d'Offall-/Nieweproduktbehandlungssystem ofgeleet, dat typescherweis aus Hydrozyklonen, Trommel- oder Bandfilteren an engem geréierten Ofwaasser-/Flëssegkeetsbehälter besteet. D'Ofwaasser aus dem Behälter gëtt zréck an den Zufuhrbehälter fir Kalksteenreagens oder an en Hydrozyklon recycléiert, wou den Iwwerlaf als Ofwaasser ewechgeholl gëtt.

Schema vum typesche Prozess vum gezwongenen Oxidatin-Naassreinigung mat Kalk/Kalksteen

Naass LSFO-Systemer kënnen typescherweis eng SO2-Entfernungseffizienz vun 95-97 Prozent erreechen. Et ass awer schwéier, Niveauen iwwer 97,5 Prozent z'erreechen, fir d'Emissiounskontrollufuerderungen ze erfëllen, besonnesch fir Anlagen, déi Kuelen mat héijem Schwefelgehalt benotzen. Magnesiumkatalysatoren kënnen derbäigesat ginn oder de Kalksteen kann zu Kalk mat méi héijer Reaktivitéit (CaO) kalzinéiert ginn, awer sou Modifikatioune bréngen zousätzlech Anlagenausrüstung an déi domat verbonne Käschte fir Aarbecht a Stroum mat sech. Zum Beispill erfuerdert d'Kalzinéierung zu Kalk d'Installatioun vun engem separaten Kalkuewen. Ausserdeem fällt Kalk liicht aus, an dëst erhéicht de Potenzial fir d'Bildung vu Kalkoflagerungen am Scrubber.

D'Käschte fir d'Balzinatioun mat engem Kalkuewen kënne reduzéiert ginn, andeems Kalksteen direkt an de Kesseluewen injizéiert gëtt. Bei dëser Method gëtt de Kalk, deen am Kessel entsteet, mam Ofgas an de Scrubber gefouert. Méiglech Problemer sinn d'Verschmotzung vum Kessel, d'Stéierung vum Wärmetransfer an d'Inaktivéierung vu Kalk duerch Iwwerbrennung am Kessel. Ausserdeem reduzéiert de Kalk d'Flosstemperatur vun der geschmoltener Äsch a Kuelekesselen, wat zu festen Oflagerungen féiert, déi soss net optriede géifen.

Flëssegen Offall aus dem LSFO-Prozess gëtt typescherweis zesumme mat flëssegen Offall vun anere Plazen am Kraaftwierk an Stabiliséierungsweieren geleet. Dat naass FGD-flëssegt Oflafwaasser kann mat Sulfit- a Sulfatverbindunge gesättigt sinn, an Ëmweltbedenkungen limitéieren typescherweis seng Fräisetzung a Flëss, Baachen oder aner Waasserleef. Ausserdeem kann d'Recycléiere vum Ofwaasser/Sprëtz zréck an de Scrubber zu der Opbauung vu geléiste Natrium-, Kalium-, Kalzium-, Magnesium- oder Chloridsalzer féieren. Dës Spezies kënne schlussendlech kristalliséieren, ausser et gëtt genuch Ofléisung gesuergt, fir d'Konzentratioune vun opgeléiste Salzer ënner der Sättigung ze halen. En zousätzlecht Problem ass déi lues Sedimentatiounsquote vun den Offallfeststoffer, wat zu engem Besoin fir grouss Stabiliséierungsweieren mat héijem Volumen féiert. Ënner typesche Konditioune kann déi sedimentéiert Schicht an engem Stabiliséierungsweier och no e puer Méint Lagerung 50 Prozent oder méi flësseg Phas enthalen.

De Kalziumsulfat, deen aus dem Absorber-Recycling-Schlamm gewonnen gëtt, kann en héije Prozentsaz u Kalziumsulfit- a Kalziumsulfitasch enthalen. Dës Kontaminanten kënnen verhënneren, datt de Kalziumsulfat als synthetesche Gips fir d'Produktioun vu Wandplacken, Gips a Zement verkaaft gëtt. Onreagéierte Kalksteen ass déi iwwerwiegend Ongereinheet, déi a syntheteschem Gips fonnt gëtt, an et ass och eng heefeg Ongereinheet a natierlechem (ofgebauten) Gips. Wärend de Kalksteen selwer d'Eegeschafte vun de Wandplacken-Endprodukter net stéiert, stellen seng abrasiv Eegeschafte Verschleiungsproblemer fir d'Veraarbechtungsausrüstung duer. Kalziumsulfit ass eng ongewollt Ongereinheet an all Gips, well seng fein Partikelgréisst Problemer mat der Oflagerung an aner Veraarbechtungsproblemer wéi Kuchwäschen an Entwässerung duerstellt.

Wann déi fest Stoffer, déi am LSFO-Prozess entstinn, net kommerziell als synthetescht Gips vermaartbar sinn, stellt dat e grousst Problem mat der Offallentsuergung duer. Fir e Kessel mat 1000 MW, deen 1 Prozent Schwefelkuel benotzt, ass d'Quantitéit u Gips ongeféier 550 Tonnen (kuerz)/Dag. Fir déiselwecht Anlag, déi 2 Prozent Schwefelkuel benotzt, klëmmt d'Gipsproduktioun op ongeféier 1100 Tonnen/Dag. Wann een ongeféier 1000 Tonnen/Dag fir d'Flieghaschproduktioun derbäirechent, kënnt dat op déi total Tonnage u festem Offall ongeféier 1550 Tonnen/Dag fir de Fall mat 1 Prozent Schwefelkuel an 2100 Tonnen/Dag fir de Fall mat 2 Prozent Schwefel.

EADS Virdeeler

Eng bewährte Technologiealternativ zum LSFO-Scrubbing ersetzt Kalksteen duerch Ammoniak als Reagens fir d'SO2-Entfernung. D'Komponente fir d'Mielen, d'Lagerung, d'Handhabung an den Transport vu feste Reagenzen an engem LSFO-System ginn duerch einfach Späichertanks fir wässeregt oder wasserfreit Ammoniak ersat. Figur 2 weist e Flossschema fir den EADS-System, deen vun JET Inc. geliwwert gëtt.

Ammoniak, Ofgas, oxidéierend Loft a Prozesswaasser kommen an en Absorber mat verschiddene Sprëtzdüsen. D'Düsen generéieren fein Drëpsen aus ammoniakhaltegem Reagens, fir en enke Kontakt vum Reagens mam erakommende Ofgas no de folgende Reaktiounen ze garantéieren:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

Den SO2 am Ofgasstroum reagéiert mat Ammoniak an der ieweschter Hallschent vum Behälter fir Ammoniumsulfit ze produzéieren. Den ënneschten Deel vum Absorberbehälter déngt als Oxidatiounstank, wou d'Loft den Ammoniumsulfit zu Ammoniumsulfat oxidéiert. Déi resultéierend Ammoniumsulfatléisung gëtt op verschiddene Niveauen am Absorber zréck an d'Sprëtzdüsen-Kappleitungen gepompelt. Ier dat gereinegt Ofgas den ieweschten Deel vum Absorber verléisst, passéiert et duerch en Demister, deen all matgefuerene Flëssegkeetsdrëpsen zesummebréngt a fein Partikelen opfängt.

D'Ammoniakreaktioun mat SO2 an d'Sulfitoxidatioun zu Sulfat erreecht eng héich Reagenzausbeutungsquote. Fir all Pond verbrauchte Ammoniak ginn véier Pond Ammoniumsulfat produzéiert.

Wéi beim LSFO-Prozess kann en Deel vum Reagens-/Produkt-Recyclingstroum erausgezunn ginn, fir e kommerziellt Nieweprodukt ze produzéieren. Am EADS-System gëtt d'Ofwaasserproduktléisung an e Feststoffréckgewinnungssystem gepompelt, dat aus engem Hydrozyklon an enger Zentrifuge besteet, fir den Ammoniumsulfatprodukt virum Trocknen an der Verpackung ze konzentréieren. All Flëssegkeeten (Hydrozyklon-Iwwerlaf an Zentrifugezentrat) ginn zréck an e Schlammtank geleet an dann erëm an den Absorber-Ammoniumsulfat-Recyclingstroum agefouert.

• EADS-Systemer bidden eng méi héich SO2-Entfernungseffizienz (>99%), wat Kuelekraaftwierker méi Flexibilitéit gëtt, fir méi bëlleg Kuelen mat méi héijem Schwefelgehalt ze vermëschen.
• Wärend LSFO-Systemer 0,7 Tonne CO2 fir all Tonn SO2 produzéieren, produzéiert den EADS-Prozess kee CO2.
• Well Kalk a Kalksteen am Verglach mat Ammoniak manner reaktiv sinn fir SO2 ze entfernen, ass e méi héije Prozesswaasserverbrauch an eng méi héich Pompelenergie noutwendeg fir héich Zirkulatiounsraten z'erreechen. Dëst féiert zu méi héije Betribskäschte fir LSFO-Systemer.
• D'Kapitalkäschte fir EADS-Systemer sinn ähnlech wéi déi fir de Bau vun engem LSFO-System. Wéi uewe scho gesot, brauch den EADS-System zwar Ausrüstung fir d'Veraarbechtung an d'Verpakung vun Ammoniumsulfat-Nieweprodukter, awer d'Reagenzvirbereedungsanlagen, déi mat LSFO verbonne sinn, sinn net fir d'Mielen, d'Handhabung an den Transport noutwendeg.

Dee markantsten Avantage vun EADS ass d'Eliminatioun vu souwuel flëssegen wéi och festen Offäll. D'EADS-Technologie ass e Prozess ouni Flëssegkeetsentladung, dat heescht, datt keng Ofwaasserbehandlung erfuerderlech ass. De festen Ammoniumsulfat-Nebenprodukt ass liicht vermaartbar; Ammoniaksulfat ass de meescht benotzten Dünger a Düngerkomponent op der Welt, mat engem weltwäite Maartwuesstem, deen bis 2030 erwaart gëtt. Zousätzlech, obwuel d'Produktioun vun Ammoniumsulfat eng Zentrifuge, en Trockner, e Fërderband an eng Verpackungsausrüstung erfuerdert, sinn dës Artikelen net-proprietär a kommerziell verfügbar. Ofhängeg vun de wirtschaftlechen a Maartbedingungen kann den Ammoniumsulfatdünger d'Käschte fir d'Ammoniak-baséiert Ofgasentschwefelung kompenséieren a potenziell e wesentleche Gewënn bréngen.

Schema vun engem effizienten Ammoniak-Entschwefelungsprozess