De verbranding van steenkool in elektriciteitsopwekkingsinstallaties produceert vast afval, zoals bodem- en vliegas, en rookgas dat in de atmosfeer wordt uitgestoten. Veel installaties zijn verplicht om SOx-emissies uit het rookgas te verwijderen met behulp van rookgasontzwavelingssystemen (FGD). De drie belangrijkste FGD-technologieën die in de VS worden gebruikt, zijn natte wassing (85% van de installaties), droge wassing (12%) en injectie van droge sorptiemiddelen (3%). Natte wassers verwijderen doorgaans meer dan 90% van de SOx, vergeleken met droge wassers, die 80% verwijderen. Dit artikel presenteert de modernste technologieën voor de behandeling van afvalwater dat door nat wordt gegenereerdFGD-systemen.
Natte FGD-basisprincipes
Natte rookgasontzwavelingstechnologieën hebben een slurryreactorsectie en een ontwateringssectie voor vaste stoffen gemeen. Er zijn verschillende soorten absorbers gebruikt, waaronder gepakte en schoteltorens, venturi-scrubbers en sproei-scrubbers in de reactorsectie. De absorbers neutraliseren de zure gassen met een alkalische slurry van kalk, natriumhydroxide of kalksteen. Om een aantal economische redenen gebruiken nieuwere wassers meestal kalksteenslurry.
Wanneer kalksteen reageert met SOx onder de reducerende omstandigheden van de absorber, wordt SO 2 (de belangrijkste component van SOx) omgezet in sulfiet en ontstaat er een slurry die rijk is aan calciumsulfiet. Eerdere FGD-systemen (ook wel natuurlijke oxidatie of geremde oxidatiesystemen genoemd) produceerden een bijproduct van calciumsulfiet. NieuwerFGD-systemengebruik maken van een oxidatiereactor waarin de calciumsulfietslurry wordt omgezet in calciumsulfaat (gips); deze worden kalksteen geforceerde oxidatie (LSFO) FGD-systemen genoemd.
Typische moderne LSFO FGD-systemen maken gebruik van een sproeitorenabsorber met een integrale oxidatiereactor in de basis (Figuur 1) of een straalborrelsysteem. In beide gevallen wordt het gas onder anoxische omstandigheden geabsorbeerd in een kalksteenslurry; de slurry gaat vervolgens naar een aërobe reactor of reactiezone, waar sulfiet wordt omgezet in sulfaat en gips neerslaat. De hydraulische verblijftijd in de oxidatiereactor bedraagt ongeveer 20 minuten.
1. Spuitkolom kalksteen geforceerde oxidatie (LSFO) FGD-systeem. In een LSFO-wasser gaat de slurry naar een reactor, waar lucht wordt toegevoegd om de oxidatie van sulfiet tot sulfaat te forceren. Deze oxidatie lijkt seleniet in selenaat om te zetten, wat resulteert in latere behandelingsproblemen. Bron: CH2M HILL
Deze systemen werken doorgaans met zwevende deeltjes van 14% tot 18%. Zwevende vaste stoffen bestaan uit fijne en grove vaste gipsstoffen, vliegas en inert materiaal dat met de kalksteen wordt ingebracht. Wanneer de vaste stof een bovengrens bereikt, wordt de slurry verwijderd. De meeste LSFO-FGD-systemen maken gebruik van mechanische systemen voor het scheiden van vaste stoffen en ontwatering om gips en andere vaste stoffen uit het spoelwater te scheiden (Figuur 2).
2. FGD-zuivering gipsontwateringssysteem. In een typisch gipsontwateringssysteem worden deeltjes in de spoeling geclassificeerd of gescheiden in grove en fijne fracties. In de overloop van de hydrokloon worden fijne deeltjes gescheiden, waardoor een onderstroom ontstaat die grotendeels bestaat uit grote gipskristallen (voor mogelijke verkoop) die met een vacuümbandontwateringssysteem kunnen worden ontwaterd tot een laag vochtgehalte. Bron: CH2M HILL
Sommige FGD-systemen maken gebruik van zwaartekrachtverdikkingsmiddelen of bezinkingsvijvers voor de classificatie en ontwatering van vaste stoffen, en sommige gebruiken centrifuges of ontwateringssystemen met roterende vacuümtrommels, maar de meeste nieuwe systemen maken gebruik van hydroklonen en vacuümbanden. Sommigen gebruiken misschien twee hydroklonen in serie om de verwijdering van vaste stoffen in het ontwateringssysteem te vergroten. Een deel van de overloop van de hydrokloon kan worden teruggevoerd naar het FGD-systeem om de afvalwaterstroom te verminderen.
Het zuiveren kan ook worden gestart als er zich een opeenhoping van chloriden in de rookgasafvoerslurry voordoet, noodzakelijk vanwege beperkingen die worden opgelegd door de corrosieweerstand van de constructiematerialen van het rookgasontzwavelingssysteem.
FGD Afvalwaterkenmerken
Er zijn veel variabelen die de samenstelling van het FGD-afvalwater beïnvloeden, zoals de samenstelling van steenkool en kalksteen, het type wasser en het gebruikte gipsontwateringssysteem. Steenkool draagt zure gassen bij – zoals chloriden, fluoriden en sulfaat – evenals vluchtige metalen, waaronder arseen, kwik, selenium, boor, cadmium en zink. De kalksteen draagt ijzer en aluminium (uit kleimineralen) bij aan het FGD-afvalwater. Kalksteen wordt doorgaans verpulverd in een natte kogelmolen, en de erosie en corrosie van de kogels dragen bij aan ijzer aan de kalksteenslurry. Kleien hebben de neiging om de inerte fijne deeltjes bij te dragen, wat een van de redenen is dat afvalwater uit de wasser wordt gezuiverd.
Van: Thomas E. Higgins, PhD, PE; A. Thomas Sandy, PE; en Silas W. Gegevens, PE.
E-mail:[e-mailadres beveiligd]
Posttijd: 04 augustus 2018