Ogļu sadedzināšana enerģijas ražošanas iekārtās rada cietos atkritumus, piemēram, pelnus un vieglos pelnus, kā arī dūmgāzes, kas tiek emitētas atmosfērā. Daudzām iekārtām ir jāattīra SOx emisijas no dūmgāzēm, izmantojot dūmgāzu desulfurizācijas (FGD) sistēmas. Trīs vadošās FGD tehnoloģijas, ko izmanto ASV, ir mitrā attīrīšana (85% no iekārtām), sausā attīrīšana (12%) un sausā sorbenta iesmidzināšana (3%). Mitrie attīrīšanas iekārtas parasti noņem vairāk nekā 90% SOx, salīdzinot ar sausajiem attīrīšanas iekārtām, kas noņem 80%. Šajā rakstā ir aprakstītas modernākās tehnoloģijas mitrās attīrīšanas iekārtu radīto notekūdeņu attīrīšanai.FGD sistēmas.
Mitrās FGD pamati
Slapjās FGD tehnoloģijām ir kopīga iezīme - suspensijas reaktora sekcija un cietvielu atūdeņošanas sekcija. Reaktora sekcijā ir izmantoti dažādu veidu absorbētāji, tostarp pildītie un paplāšu torņi, Venturi skruberi un smidzināšanas skruberi. Absorberi neitralizē skābās gāzes ar sārmainu kaļķa, nātrija hidroksīda vai kaļķakmens suspensiju. Vairāku ekonomisku iemeslu dēļ jaunākos skruberos parasti tiek izmantota kaļķakmens suspensija.
Kad kaļķakmens absorbētāja reducējošajos apstākļos reaģē ar SOx, SO2 (galvenā SOx sastāvdaļa) tiek pārvērsts par sulfītu, un rodas kalcija sulfītam bagāta suspensija. Iepriekšējās FGD sistēmas (sauktas par dabiskās oksidācijas vai inhibētās oksidācijas sistēmām) radīja kalcija sulfīta blakusproduktu. JaunākasFGD sistēmasizmanto oksidācijas reaktoru, kurā kalcija sulfīta suspensija tiek pārveidota par kalcija sulfātu (ģipsi); tās sauc par kaļķakmens piespiedu oksidācijas (LSFO) FGD sistēmām.
Tipiskās mūsdienu LSFO FGD sistēmās tiek izmantots vai nu izsmidzināšanas torņa absorbētājs ar integrētu oksidācijas reaktoru pamatnē (1. attēls), vai strūklas burbuļotāja sistēma. Katrā no tām gāze tiek absorbēta kaļķakmens suspensijā anoksiskos apstākļos; suspensija pēc tam nonāk aerobā reaktorā vai reakcijas zonā, kur sulfīts tiek pārvērsts par sulfātu un ģipsis izgulsnējas. Hidrauliskās aiztures laiks oksidācijas reaktorā ir aptuveni 20 minūtes.
1. Izsmidzināšanas kolonnas kaļķakmens piespiedu oksidācijas (LSFO) FGD sistēma. LSFO skruberī suspensija nonāk reaktorā, kur tiek pievienots gaiss, lai piespiestu sulfīta oksidēšanos par sulfātu. Šķiet, ka šī oksidēšanās pārvērš selenītu par selenātu, radot vēlākas apstrādes grūtības. Avots: CH2M HILL
Šīs sistēmas parasti darbojas ar suspendēto cietvielu saturu 14–18 %. Suspendētās cietvielas sastāv no smalkām un rupjām ģipša cietvielām, pelniem un inerta materiāla, kas ievadīts kopā ar kaļķakmeni. Kad cietvielu daudzums sasniedz augšējo robežu, suspensija tiek attīrīta. Lielākā daļa LSFO FGD sistēmu izmanto mehāniskas cietvielu atdalīšanas un atūdeņošanas sistēmas, lai atdalītu ģipsi un citas cietvielas no attīrīšanas ūdens (2. attēls).
2. FGD attīrīšanas ģipša atūdeņošanas sistēma. Tipiskā ģipša atūdeņošanas sistēmā attīrīšanas procesā esošās daļiņas tiek klasificētas jeb atdalītas rupjās un smalkās frakcijās. Smalkās daļiņas tiek atdalītas hidroklona pārplūdē, lai iegūtu apakšplūsmu, kas galvenokārt sastāv no lieliem ģipša kristāliem (potenciālai pārdošanai), kurus var atūdeņot līdz zemam mitruma saturam ar vakuuma lentes atūdeņošanas sistēmu. Avots: CH2M HILL
Dažās FGD sistēmās cietvielu klasificēšanai un atūdeņošanai tiek izmantoti gravitācijas sabiezinātāji vai nostādināšanas dīķi, bet citās tiek izmantotas centrifūgas vai rotējošu vakuuma trumuļu atūdeņošanas sistēmas, taču lielākajā daļā jauno sistēmu tiek izmantoti hidrokloni un vakuuma lentes. Dažās var tikt izmantoti divi hidrokloni virknē, lai palielinātu cietvielu noņemšanu atūdeņošanas sistēmā. Daļu no hidroklona pārplūdes var atgriezt FGD sistēmā, lai samazinātu notekūdeņu plūsmu.
Attīrīšanu var uzsākt arī tad, ja FGD suspensijā ir uzkrājušies hlorīdi, ko prasa ierobežojumi, ko nosaka FGD sistēmas konstrukcijas materiālu izturība pret koroziju.
FGD notekūdeņu raksturojums
Daudzi mainīgie lielumi ietekmē FGD notekūdeņu sastāvu, piemēram, ogļu un kaļķakmens sastāvs, skrubera veids un izmantotā ģipša atūdeņošanas sistēma. Ogles veicina skābu gāzu, piemēram, hlorīdu, fluorīdu un sulfātu, kā arī gaistošu metālu, tostarp arsēna, dzīvsudraba, selēna, bora, kadmija un cinka, izdalīšanos. Kaļķakmens FGD notekūdeņos veicina dzelzs un alumīnija (no māla minerāliem) izdalīšanos. Kaļķakmeni parasti pulverizē mitrās lodīšu dzirnavās, un lodīšu erozija un korozija veicina dzelzs pievienošanos kaļķakmens suspensijai. Māli parasti veicina inerto smalko daļiņu veidošanos, kas ir viens no iemesliem, kāpēc notekūdeņi tiek attīrīti no skrubera.
No: Tomasa E. Higinsa, PhD, PE; A. Tomasa Sendija, PE; un Sailasa V. Givensa, PE.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
Publicēšanas laiks: 2018. gada 4. augusts