Siliciumcarbide FGD-mondstuk voor ontzwaveling in energiecentrales

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

Wanneer fossiele brandstoffen worden gebruikt in verbrandingsprocessen om ketels, ovens of andere apparatuur aan te drijven, kunnen ze SO2 of SO3 vrijgeven als onderdeel van het uitlaatgas. Deze zwaveloxiden reageren gemakkelijk met andere elementen en vormen een schadelijke verbinding, zoals zwavelzuur, en kunnen een negatieve invloed hebben op de menselijke gezondheid en het milieu. Vanwege deze potentiële effecten is de beheersing van deze verbinding in rookgassen een essentieel onderdeel van kolencentrales en andere industriële toepassingen.

Vanwege problemen met erosie, verstopping en opbouw is een van de meest betrouwbare systemen om deze emissies te beheersen een nat rookgasontzwavelingsproces (FGD) in een open toren met behulp van kalksteen, gehydrateerde kalk, zeewater of een andere alkalische oplossing. Sproeikoppen zijn in staat deze slurries effectief en betrouwbaar in absorptietorens te verdelen. Door uniforme patronen van druppeltjes van de juiste grootte te creëren, kunnen deze mondstukken effectief het oppervlak creëren dat nodig is voor een goede absorptie, terwijl de meevoering van de wasoplossing in het rookgas wordt geminimaliseerd.

Een FGD-absorbermondstuk selecteren:
Belangrijke factoren om te overwegen:

Schrobmediadichtheid en viscositeit
Vereiste druppelgrootte
De juiste druppelgrootte is essentieel om een ​​goede absorptiesnelheid te garanderen
Materiaal mondstuk
Omdat het rookgas vaak corrosief is en de wasvloeistof 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 het mondstuk
Omdat de wasvloeistof vaak een slurry is met een hoog gehalte aan vaste stoffen, is de keuze van het mondstuk met betrekking tot de weerstand tegen verstopping belangrijk.
Spuitpatroon en plaatsing van het mondstuk
Om een ​​goede absorptie te garanderen is een volledige dekking van de gasstroom zonder bypass en voldoende verblijftijd belangrijk
Maat en type mondstukaansluiting
Vereiste debieten van de wasvloeistof
Beschikbare drukval (∆P) over het mondstuk
∆P = voedingsdruk bij de inlaat van het mondstuk – procesdruk buiten het mondstuk
Onze ervaren ingenieurs kunnen u helpen bepalen welk mondstuk naar wens zal presteren met uw ontwerpdetails
Veel voorkomende toepassingen en industrieën van FGD-absorbermondstukken:
Kolen- en andere elektriciteitscentrales op fossiele brandstoffen
Aardolieraffinaderijen
Verbrandingsinstallaties voor gemeentelijk afval
Cementovens
Metaalsmelterijen

Gegevensblad SiC-materiaal

Nadelen met kalk/kalksteen

Zoals weergegeven in figuur 1 omvatten rookgasafvoersystemen die gebruik maken van kalk/kalksteen geforceerde oxidatie (LSFO) drie belangrijke subsystemen:

• Voorbereiding, hantering en opslag van reagentia
• Absorptievat
• Afval- en bijproductverwerking

De bereiding van reagentia bestaat uit het transporteren van gebroken kalksteen (CaCO3) van een opslagsilo naar een geroerde voedingstank. De resulterende kalksteenslurry wordt vervolgens samen met het rookgas van de ketel en de oxiderende lucht naar het absorbervat gepompt. Sproeikoppen leveren fijne druppeltjes reagens die vervolgens in tegenstroom met het binnenkomende rookgas stromen. Het SO2 in het rookgas reageert met het calciumrijke reagens en vormt calciumsulfiet (CaSO3) en CO2. De lucht die in de absorber wordt geïntroduceerd, bevordert de oxidatie van CaSO3 tot CaSO4 (dihydraatvorm).

De basis-LSFO-reacties zijn:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

De geoxideerde slurry verzamelt zich op de bodem van de absorber en wordt vervolgens samen met vers reagens teruggevoerd naar de sproeimondstukken. Een deel van de recyclestroom wordt afgevoerd naar het afval-/bijproductverwerkingssysteem, dat doorgaans bestaat uit hydrocyclonen, trommel- of bandfilters en een geroerde afvalwater-/dranktank. Afvalwater uit de opslagtank wordt teruggevoerd naar de toevoertank voor kalksteenreagens of naar een hydrocycloon waar de overloop als afvalwater wordt verwijderd.

Typisch kalk/kalksteen geforceerd oxidatin nat schrobben processchema

Natte LSFO-systemen kunnen doorgaans een SO2-verwijderingsefficiëntie van 95-97 procent bereiken. Het bereiken van niveaus boven de 97,5 procent om aan de eisen voor emissiebeheersing te voldoen, is echter moeilijk, vooral voor centrales die kolen met een hoog zwavelgehalte gebruiken. Er kunnen magnesiumkatalysatoren worden toegevoegd of de kalksteen kan worden gecalcineerd tot kalk met een hogere reactiviteit (CaO), maar dergelijke aanpassingen brengen extra fabrieksapparatuur met zich mee en de daarmee gepaard gaande arbeids- en energiekosten. Voor het calcineren tot kalk is bijvoorbeeld de installatie van een aparte kalkoven nodig. Bovendien slaat kalk gemakkelijk neer, wat de kans op kalkaanslag in de wasser vergroot.

De kosten van calcineren met een kalkoven kunnen worden verlaagd door kalksteen rechtstreeks in de keteloven te injecteren. Bij deze aanpak wordt de in de ketel gegenereerde kalk met het rookgas naar de wasser gevoerd. Mogelijke problemen zijn onder meer vervuiling van de ketel, interferentie met de warmteoverdracht en kalkinactivatie als gevolg van oververbranding in de ketel. Bovendien verlaagt de kalk de aanvoertemperatuur van gesmolten as in kolenketels, waardoor vaste afzettingen ontstaan ​​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 afvalwater van FGD kan verzadigd zijn met sulfiet en sulfaatverbindingen en milieuoverwegingen beperken doorgaans de uitstoot ervan in rivieren, beken of andere waterlopen. Bovendien kan het recyclen van afvalwater/alcoholische drank naar de wasser leiden tot de ophoping van opgeloste natrium-, kalium-, calcium-, magnesium- of chloridezouten. Deze soorten kunnen uiteindelijk kristalliseren tenzij er voldoende ontluchting plaatsvindt om de opgeloste zoutconcentraties onder de verzadiging te houden. Een bijkomend probleem is de langzame bezinkingssnelheid van vaste afvalstoffen, wat resulteert in de behoefte aan grote stabilisatievijvers met een groot volume. Onder typische omstandigheden kan de bezonken laag in een stabilisatievijver zelfs na enkele maanden opslag 50 procent of meer vloeibare fase bevatten.

Het calciumsulfaat dat uit de recycle-slurry van de absorber wordt teruggewonnen, kan een hoog gehalte aan niet-gereageerde kalksteen en calciumsulfietas bevatten. Deze verontreinigingen kunnen voorkomen dat het calciumsulfaat wordt verkocht als synthetisch gips voor gebruik bij de productie van gipsplaten, gips en cement. Niet-gereageerde kalksteen is de belangrijkste onzuiverheid die wordt aangetroffen in synthetisch gips en is ook een veel voorkomende onzuiverheid in natuurlijk (gedolven) gips. Hoewel kalksteen zelf de eigenschappen van eindproducten van bouwplaat niet beïnvloedt, zorgen de schurende eigenschappen ervan voor slijtageproblemen voor verwerkingsapparatuur. Calciumsulfiet is een ongewenste onzuiverheid in elk gips, omdat de fijne deeltjesgrootte ervan problemen met kalkaanslag en andere verwerkingsproblemen oplevert, zoals het wassen van de cake en het ontwateren.

Als de bij het LSFO-proces gegenereerde vaste stoffen niet commercieel op de markt kunnen worden gebracht als synthetisch gips, levert dit een aanzienlijk afvalverwijderingsprobleem op. Voor een ketel van 1000 MW die 1 procent zwavelkolen gebruikt, bedraagt ​​de hoeveelheid gips ongeveer 550 ton (kort)/dag. Voor dezelfde centrale die 2 procent zwavelsteenkool stookt, stijgt de gipsproductie tot ongeveer 1100 ton/dag. Als daar ongeveer 1000 ton/dag voor de productie van vliegas bij wordt opgeteld, brengt dit de totale hoeveelheid vast afval op ongeveer 1550 ton/dag voor het steenkoolgeval met 1 procent zwavel en 2100 ton/dag voor het geval met 2 procent zwavel.

EADS-voordelen

Een beproefd technologisch alternatief voor LSFO-wassing vervangt kalksteen door ammoniak als reagens voor de verwijdering van SO2. De componenten voor het malen, opslaan, hanteren 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 geleverd door JET Inc.

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

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

Het SO2 in de rookgasstroom reageert met ammoniak in de bovenste helft van het vat, waarbij ammoniumsulfiet ontstaat. De bodem van het absorbervat dient als oxidatietank waar lucht het ammoniumsulfiet oxideert tot ammoniumsulfaat. De resulterende ammoniumsulfaatoplossing wordt op meerdere niveaus in de absorber teruggepompt naar de sproeikopkoppen. Voordat het gewassen rookgas de bovenkant van de absorber verlaat, gaat het door een demister die eventueel meegevoerde vloeistofdruppeltjes samenvoegt en fijne deeltjes opvangt.

Door de ammoniakreactie met SO2 en de sulfietoxidatie tot sulfaat wordt een hoge benuttingsgraad van de reagentia bereikt. Voor elke kilo verbruikte ammoniak wordt vier pond ammoniumsulfaat geproduceerd.

Net als bij het LSFO-proces kan een deel van de reagens/product-recyclestroom worden onttrokken om een ​​commercieel bijproduct te produceren. In het EADS-systeem wordt de oplossing van het afgenomen product naar een systeem voor het terugwinnen van vaste stoffen gepompt, bestaande uit een hydrocycloon en een centrifuge om het ammoniumsulfaatproduct te concentreren voordat het wordt gedroogd en verpakt. Alle vloeistoffen (hydrocycloonoverloop en centrifugecentraat) worden teruggeleid naar een slurrytank en vervolgens opnieuw in de recyclestroom van ammoniumsulfaat van de absorber geïntroduceerd.

• EADS-systemen zorgen voor een hogere efficiëntie van de verwijdering van SO2 (>99%), waardoor kolencentrales meer flexibiliteit krijgen om goedkopere kolen met een hoger zwavelgehalte te mengen.
• Terwijl LSFO-systemen 0,7 ton CO2 creëren voor elke ton verwijderde SO2, produceert het EADS-proces geen CO2.
• Omdat kalk en kalksteen minder reactief zijn in vergelijking met ammoniak voor de verwijdering van SO2, zijn een hoger proceswaterverbruik en meer pompenergie nodig om hoge circulatiesnelheden te bereiken. Dit resulteert in hogere bedrijfskosten voor LSFO-systemen.
• De kapitaalkosten voor EADS-systemen zijn vergelijkbaar met die voor het bouwen van een LSFO-systeem. Zoals hierboven opgemerkt, zijn voor het EADS-systeem verwerkings- en verpakkingsapparatuur voor bijproducten van ammoniumsulfaat vereist, de reagensvoorbereidingsfaciliteiten die verband houden met LSFO niet vereist voor het malen, hanteren en transporteren.

Het meest onderscheidende voordeel van EADS is de eliminatie van zowel vloeibaar als vast afval. De EADS-technologie is een proces zonder vloeistoflozing, wat betekent dat er geen afvalwaterbehandeling nodig is. Het vaste ammoniumsulfaat-bijproduct is gemakkelijk verhandelbaar; Ammoniaksulfaat is de meest gebruikte meststof en kunstmestcomponent ter wereld, met een wereldwijde marktgroei die tot 2030 wordt verwacht. Hoewel voor de productie van ammoniumsulfaat een centrifuge, droger, transportband en verpakkingsapparatuur nodig zijn, zijn deze producten niet aan eigendomsrechten gebonden en worden ze commercieel verkocht. beschikbaar. Afhankelijk van de economische en marktomstandigheden kan de ammoniumsulfaatmeststof de kosten voor op ammoniak gebaseerde rookgasontzwaveling compenseren en mogelijk een aanzienlijke winst opleveren.

Efficiënt ammoniakontzwavelingsprocesschema

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd is een van de grootste nieuwe materiaaloplossingen op het gebied van siliciumcarbidekeramiek in China. SiC technisch keramiek: Moh's hardheid is 9 (New Moh's hardheid is 13), met uitstekende weerstand tegen erosie en corrosie, uitstekende slijtvastheid en anti-oxidatie. 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 en kan worden gebruikt voor complexere vormen. Het offerteproces verloopt snel, de levering is zoals beloofd en de kwaliteit is ongeëvenaard. We blijven altijd doorgaan met het uitdagen van onze doelen en geven ons hart terug aan de samenleving.