Forbrenning av kull i kraftproduksjonsanlegg produserer fast avfall, som bunn- og flyveaske, og røykgass som slippes ut i atmosfæren. Mange anlegg er pålagt å fjerne SOx-utslipp fra røykgassen ved hjelp av røykgassavsvovlingssystemer (FGD). De tre ledende FGD-teknologiene som brukes i USA er våtskrubbing (85 % av installasjonene), tørrskrubbing (12 %) og tørrsorbentinjeksjon (3 %). Våtskrubbere fjerner vanligvis mer enn 90 % av SOx, sammenlignet med tørrskrubbere, som fjerner 80 %. Denne artikkelen presenterer toppmoderne teknologier for behandling av avløpsvann som genereres av våtskrubber.FGD-systemer.
Grunnleggende om våt FGD
Våt FGD-teknologier har en slurryreaktorseksjon og en seksjon for avvanning av faste stoffer til felles. Ulike typer absorbenter har blitt brukt, inkludert pakkede og bretttårn, venturi-skrubbere og sprayskrubbere i reaktorseksjonen. Absorberne nøytraliserer de sure gassene med en alkalisk slurry av kalk, natriumhydroksid eller kalkstein. Av en rekke økonomiske årsaker har nyere skrubbere en tendens til å bruke kalksteinslam.
Når kalkstein reagerer med SOx under reduserende forhold i absorberen, omdannes SO₂ (hovedkomponenten i SOx) til sulfitt, og det produseres en oppslemming rik på kalsiumsulfitt. Tidligere FGD-systemer (referert til som naturlig oksidasjon eller hemmet oksidasjon) produserte et kalsiumsulfittbiprodukt. NyereFGD-systemerbenytte en oksidasjonsreaktor der kalsiumsulfittoppslemmingen omdannes til kalsiumsulfat (gips); disse kalles kalksteins-tvungen oksidasjons-FGD-systemer (LSFO).
Typiske moderne LSFO FGD-systemer bruker enten en sprøytetårnabsorber med en integrert oksidasjonsreaktor i bunnen (figur 1) eller et jetboblesystem. I hvert system absorberes gassen i en kalksteinslam under anoksiske forhold; slammet går deretter til en aerob reaktor eller reaksjonssone, hvor sulfitt omdannes til sulfat, og gips utfelles. Hydraulisk oppholdstid i oksidasjonsreaktoren er omtrent 20 minutter.
1. FGD-system for tvungen oksidasjon av kalkstein (LSFO) i sprøytekolonne. I en LSFO-skrubber går slammet til en reaktor, hvor luft tilsettes for å tvinge frem oksidasjon av sulfitt til sulfat. Denne oksidasjonen ser ut til å omdanne selenitt til selenat, noe som resulterer i senere behandlingsvansker. Kilde: CH2M HILL
Disse systemene opererer vanligvis med suspenderte faste stoffer på 14 % til 18 %. Suspenderte faste stoffer består av fine og grove gipsstoffer, flyveaske og inert materiale som tilføres kalksteinen. Når de faste stoffene når en øvre grense, blir slammet fjernet. De fleste LSFO FGD-systemer bruker mekaniske separasjons- og avvanningssystemer for å separere gips og andre faste stoffer fra spylevannet (figur 2).
2. FGD-avvanningssystem for gips. I et typisk gipsavvanningssystem klassifiseres, eller separeres, partikler i avvanningen i grove og fine fraksjoner. Fine partikler separeres i overløpet fra hydroklonen for å produsere en understrøm som hovedsakelig består av store gipskrystaller (for potensielt salg) som kan avvannes til et lavt fuktighetsinnhold med et vakuumbåndavvanningssystem. Kilde: CH2M HILL
Noen FGD-systemer bruker gravitasjonsfortykningsmidler eller sedimenteringsdammer for klassifisering og avvanning av faste stoffer, og noen bruker sentrifuger eller roterende vakuumtrommel-avvanningssystemer, men de fleste nye systemer bruker hydrokloner og vakuumbelter. Noen kan bruke to hydrokloner i serie for å øke fjerningen av faste stoffer i avvanningssystemet. En del av hydroklonoverløpet kan returneres til FGD-systemet for å redusere avløpsvannstrømmen.
Rensing kan også igangsettes når det er en opphopning av klorider i FGD-slammet, noe som er nødvendig på grunn av begrensninger pålagt av korrosjonsmotstanden til FGD-systemets konstruksjonsmaterialer.
Kjennetegn ved FGD-avløpsvann
Mange variabler påvirker sammensetningen av FGD-avløpsvann, som kull- og kalksteinsammensetning, type skrubber og gipsavvanningssystem som brukes. Kull bidrar med sure gasser – som klorider, fluorider og sulfat – samt flyktige metaller, inkludert arsenikk, kvikksølv, selen, bor, kadmium og sink. Kalksteinen bidrar med jern og aluminium (fra leirmineraler) til FGD-avløpsvannet. Kalkstein pulveriseres vanligvis i en våtkulemølle, og erosjonen og korrosjonen av kulene bidrar med jern til kalksteinslammet. Leire bidrar ofte med inerte finstoffer, noe som er en av grunnene til at avløpsvannet renses ut av skrubberen.
Fra: Thomas E. Higgins, PhD, PE; A. Thomas Sandy, PE; og Silas W. Givens, PE.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
Publisert: 04.08.2018