Siliciumcarbide FGD-mondstuk voor ontzwaveling in energiecentrale

Absorbermondstukken voor rookgasontzwaveling (FGD)
Verwijdering van zwaveloxiden, vaak SOx genoemd, uit uitlaatgassen met behulp van een alkalisch reagens, zoals natte kalksteenslurry.

Wanneer fossiele brandstoffen worden gebruikt in verbrandingsprocessen voor het aandrijven van ketels, ovens of andere apparatuur, kunnen ze SO2 of SO3 vrijgeven als onderdeel van de rookgassen. Deze zwaveloxiden reageren gemakkelijk met andere elementen en vormen schadelijke verbindingen zoals zwavelzuur. Dit kan schadelijk zijn voor de gezondheid van de mens en het milieu. Vanwege deze potentiële effecten is beheersing van deze verbinding in rookgassen een essentieel onderdeel van kolengestookte elektriciteitscentrales en andere industriële toepassingen.

Vanwege de risico's op erosie, verstopping en opbouw is een van de meest betrouwbare systemen om deze emissies te beheersen een natte rookgasontzwaveling (FGD) met open toren, waarbij gebruik wordt gemaakt van kalksteen, gebluste kalk, zeewater of een andere alkalische oplossing. Spuitmonden kunnen deze slurries effectief en betrouwbaar in absorptietorens verdelen. Door uniforme patronen van druppeltjes van de juiste grootte te creëren, kunnen deze sproeiers effectief het benodigde oppervlak creëren voor een goede absorptie, terwijl de meevoering van de wasoplossing in het rookgas tot een minimum wordt beperkt.

Het selecteren van een FGD-absorbermondstuk:
Belangrijke factoren om te overwegen:

Dichtheid en viscositeit van schrobmedia
Vereiste druppelgrootte
De juiste druppelgrootte is essentieel om een ​​goede absorptiesnelheid te garanderen
Spuitmondmateriaal
Omdat het rookgas vaak corrosief is en de reinigingsvloeistof vaak een slurry is met een hoog gehalte aan vaste stoffen en schurende eigenschappen, is het belangrijk om het juiste corrosie- en slijtvaste materiaal te selecteren
Weerstand tegen verstopping van de spuitmond
Omdat de wasvloeistof vaak een slurry is met een hoog gehalte aan vaste stoffen, is de keuze van de spuitmond met het oog op verstoppingsbestendigheid van belang
Spuitpatroon en plaatsing van de spuitmond
Om een ​​goede absorptie te garanderen is een volledige dekking van de gasstroom zonder bypass en met voldoende verblijftijd van belang
Maat en type van de sproeieraansluiting
Vereiste stroomsnelheden voor schrobvloeistof
Beschikbare drukval (∆P) over het mondstuk
∆P = toevoerdruk bij de inlaat van het mondstuk – procesdruk buiten het mondstuk
Onze ervaren ingenieurs kunnen u helpen bepalen welke spuitmond het beste past bij uw ontwerpdetails
Veelvoorkomende toepassingen en industrieën voor FGD-absorbersproeiers:
Steenkool- en andere fossiele brandstofcentrales
Aardolieraffinaderijen
Verbrandingsinstallaties voor stedelijk afval
Cementovens
Metaalsmelterijen

SiC-materiaalgegevensblad

Nadelen van kalk/kalksteen

Zoals weergegeven in Figuur 1 omvatten FGD-systemen die gebruikmaken van kalk/kalksteen-geforceerde oxidatie (LSFO) drie belangrijke subsystemen:

• Bereiding, behandeling en opslag van reagentia
• Absorbervat
• Afval- en bijproductverwerking

De bereiding van reagentia bestaat uit het transporteren van gebroken kalksteen (CaCO3) vanuit een opslagsilo naar een geroerde toevoertank. De resulterende kalksteenslurry wordt vervolgens samen met het ketelrookgas en oxiderende lucht naar de absorber gepompt. Spuitmonden leveren fijne druppeltjes reagens die vervolgens tegen de stroom in met het inkomende rookgas stromen. De SO2 in het rookgas reageert met het calciumrijke reagens om calciumsulfiet (CaSO3) en CO2 te vormen. De lucht die in de absorber wordt gebracht, bevordert de oxidatie van CaSO3 tot CaSO4 (dihydraatvorm).

De basis-LSFO-reacties zijn:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

De geoxideerde slurry verzamelt zich onderin de absorber en wordt vervolgens samen met verse reagens teruggevoerd naar de sproeikoppen. Een deel van de recyclestroom wordt afgevoerd naar het afval-/bijproductverwerkingssysteem, dat doorgaans bestaat uit hydrocyclonen, trommel- of bandfilters en een geroerde afvalwater-/vloeistoftank. Het afvalwater uit de tank wordt teruggevoerd naar de kalksteenreagenstoevoertank of naar een hydrocycloon, waar de overloop als effluent wordt afgevoerd.

Schema van een typisch proces voor het nat wassen met gedwongen oxidatie van kalk/kalksteen

Natte LSFO-systemen kunnen doorgaans een SO2-verwijderingsrendement van 95-97 procent bereiken. Het bereiken van niveaus boven 97,5 procent om te voldoen aan de emissiebeheersingseisen is echter lastig, vooral voor installaties die kolen met een hoog zwavelgehalte gebruiken. Magnesiumkatalysatoren kunnen worden toegevoegd of de kalksteen kan worden gecalcineerd tot kalk met een hogere reactiesnelheid (CaO), maar dergelijke aanpassingen vereisen extra apparatuur en de bijbehorende arbeids- en energiekosten. Calcineren tot kalk vereist bijvoorbeeld de installatie van een aparte kalkoven. Bovendien slaat kalk gemakkelijk neer, wat de kans op kalkaanslag in de scrubber vergroot.

De kosten van calcineren met een kalkoven kunnen worden verlaagd door kalksteen direct in de keteloven te injecteren. Bij deze aanpak wordt de in de ketel gegenereerde kalk met het rookgas naar de gaswasser getransporteerd. Mogelijke problemen zijn onder andere ketelvervuiling, verstoring van de warmteoverdracht en inactivering van kalk door oververbranding in de ketel. Bovendien verlaagt de kalk de aanvoertemperatuur van gesmolten as in kolengestookte ketels, wat resulteert in vaste afzettingen die anders niet zouden ontstaan.

Vloeibaar afval van het LSFO-proces wordt doorgaans samen met vloeibaar afval van elders in de energiecentrale naar stabilisatievijvers geleid. Het natte vloeibare effluent van de rookgasreiniging kan verzadigd zijn met sulfiet- en sulfaatverbindingen en milieuoverwegingen beperken de lozing ervan in rivieren, beken of andere waterlopen doorgaans. Bovendien kan het terugvoeren van afvalwater/vloeistof naar de scrubber leiden tot de ophoping van opgeloste natrium-, kalium-, calcium-, magnesium- of chloridezouten. Deze soorten kunnen uiteindelijk kristalliseren, tenzij er voldoende aftap is om de concentraties opgeloste zouten onder de verzadigingsgrens te houden. Een bijkomend probleem is de trage bezinkingssnelheid van vaste afvalstoffen, wat de noodzaak van grote stabilisatievijvers met een groot volume vereist. Onder normale omstandigheden kan de bezinkingslaag in een stabilisatievijver zelfs na enkele maanden opslag nog 50 procent of meer vloeibare fase bevatten.

Het calciumsulfaat dat uit de absorberrecyclingslurry wordt gewonnen, kan een hoog gehalte aan ongereageerde kalksteen en calciumsulfietas bevatten. Deze verontreinigingen kunnen verhinderen dat het calciumsulfaat als synthetisch gips wordt verkocht voor gebruik in de productie van gipsplaten, pleisterwerk en cement. Ongereageerde kalksteen is de meest voorkomende onzuiverheid in synthetisch gips en is ook een veelvoorkomende onzuiverheid in natuurlijk (gemijnd) gips. Hoewel kalksteen zelf de eigenschappen van de eindproducten van gipsplaten niet beïnvloedt, veroorzaken de schurende eigenschappen ervan slijtageproblemen voor verwerkingsapparatuur. Calciumsulfiet is een ongewenste onzuiverheid in gips, omdat de fijne deeltjesgrootte kalkaanslag en andere verwerkingsproblemen veroorzaakt, zoals het wassen en ontwateren van de cake.

Als de vaste stoffen die in het LSFO-proces ontstaan ​​niet commercieel verhandelbaar zijn als synthetisch gips, vormt dit een aanzienlijk afvalverwerkingsprobleem. Voor een 1000 MW-ketel die 1% zwavelkool stookt, bedraagt ​​de hoeveelheid gips ongeveer 550 ton (short)/dag. Voor dezelfde installatie die 2% zwavelkool stookt, stijgt de gipsproductie tot ongeveer 1100 ton/dag. Met ongeveer 1000 ton/dag voor de productie van vliegas komt het totale tonnage vast afval op ongeveer 1550 ton/dag voor 1% zwavelkool en 2100 ton/dag voor 2% zwavelkool.

Voordelen van EADS

Een bewezen technologisch alternatief voor LSFO-wassing vervangt kalksteen door ammoniak als reagens voor de verwijdering van SO₂. De componenten voor het malen, opslaan, verwerken en transporteren van vaste reagentia in een LSFO-systeem worden vervangen door eenvoudige opslagtanks voor waterige of watervrije ammoniak. Figuur 2 toont een stroomschema voor het EADS-systeem van JET Inc.

Ammoniak, rookgas, oxiderende lucht en proceswater komen in een absorber terecht met meerdere niveaus sproeikoppen. De koppen genereren fijne druppeltjes ammoniakhoudend reagens om een ​​nauw contact van het reagens met het inkomende rookgas te garanderen, volgens de volgende reacties:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

De SO2 in de rookgasstroom reageert met ammoniak in de bovenste helft van de ketel om ammoniumsulfiet te produceren. De bodem van de absorber fungeert als oxidatietank waar lucht het ammoniumsulfiet oxideert tot ammoniumsulfaat. De resulterende ammoniumsulfaatoplossing wordt op verschillende niveaus in de absorber teruggepompt naar de sproeikoppen. Voordat het gereinigde rookgas de ketel aan de bovenkant verlaat, passeert het een demister die alle meegevoerde vloeistofdruppels samenvoegt en fijnstof opvangt.

De ammoniakreactie met SO2 en de oxidatie van sulfiet tot sulfaat zorgen voor een hoge reagensbenutting. Voor elke pond verbruikte ammoniak wordt vier pond ammoniumsulfaat geproduceerd.

Net als bij het LSFO-proces kan een deel van de reagens-/productrecyclingstroom worden onttrokken om een ​​commercieel bijproduct te produceren. In het EADS-systeem wordt de productoplossing uit de afname gepompt naar een systeem voor de terugwinning van vaste stoffen, bestaande uit een hydrocycloon en centrifuge, om het ammoniumsulfaatproduct te concentreren voordat het wordt gedroogd en verpakt. Alle vloeistoffen (overloop van de hydrocycloon en centrifugeconcentraat) worden teruggeleid naar een slurrytank en vervolgens opnieuw in de ammoniumsulfaatrecyclingstroom van de absorber gebracht.

• EADS-systemen zorgen voor een hogere SO2-verwijderingsefficiëntie (>99%), waardoor kolencentrales flexibeler kunnen zijn met het mengen van goedkopere kolen met een hoger zwavelgehalte.
• Terwijl LSFO-systemen 0,7 ton CO2 creëren voor elke ton SO2 die wordt verwijderd, produceert het EADS-proces geen CO2.
• Omdat kalk en kalksteen minder reactief zijn dan ammoniak voor het verwijderen van SO₂, is een hoger proceswaterverbruik en pompenergie nodig om hoge circulatiesnelheden te bereiken. Dit resulteert in hogere bedrijfskosten voor LSFO-systemen.
• De investeringskosten voor EADS-systemen zijn vergelijkbaar met die voor de bouw van een LSFO-systeem. Zoals hierboven vermeld, vereist het EADS-systeem weliswaar apparatuur voor de verwerking en verpakking van ammoniumsulfaatbijproducten, maar de faciliteiten voor de bereiding van reagens die bij LSFO horen, zijn niet nodig voor het malen, de verwerking en het transport.

Het meest opvallende voordeel van EADS is de eliminatie van zowel vloeibaar als vast afval. De EADS-technologie is een proces waarbij geen vloeistof wordt geloosd, wat betekent dat er geen afvalwaterzuivering nodig is. Het vaste ammoniumsulfaat als bijproduct is direct verhandelbaar; ammoniumsulfaat is wereldwijd de meest gebruikte meststof en meststofcomponent, met een verwachte wereldwijde marktgroei tot 2030. Bovendien vereist de productie van ammoniumsulfaat weliswaar een centrifuge, droger, transportband en verpakkingsapparatuur, maar deze zijn niet-gepatenteerde en commercieel verkrijgbaar. Afhankelijk van de economische en marktomstandigheden kan de ammoniumsulfaatmeststof de kosten van rookgasontzwaveling op basis van ammoniak compenseren en mogelijk een aanzienlijke winst opleveren.

Schema van een efficiënt ammoniakontzwavelingsproces

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd. is een van de grootste leveranciers van siliciumcarbidekeramiek in China. Technisch SiC keramiek: Mohs hardheid is 9 (New Mohs hardheid is 13), met uitstekende erosie- en corrosiebestendigheid, uitstekende slijtvastheid en antioxidatie. De levensduur van SiC-producten is 4 tot 5 keer langer dan die van 92% aluminiumoxide. De MOR van RBSiC is 5 tot 7 keer die van SNBSC, waardoor het geschikt is voor complexere vormen. Het offerteproces verloopt snel, de levering is zoals beloofd en de kwaliteit is ongeëvenaard. We blijven onze doelen nastreven en geven onze harten terug aan de maatschappij.