Spalanie węgla w elektrowniach wytwarza odpady stałe, takie jak popiół denny i lotny, oraz spaliny, które są emitowane do atmosfery. Wiele zakładów jest zobowiązanych do usuwania emisji SOx ze spalin za pomocą systemów odsiarczania spalin (FGD). Trzy wiodące technologie FGD stosowane w USA to płuczka mokra (85% instalacji), płuczka sucha (12%) oraz wtrysk suchego sorbentu (3%). Płuczki mokre zazwyczaj usuwają ponad 90% SOx, w porównaniu z płuczkami suchymi, które usuwają 80%. W niniejszym artykule przedstawiono najnowocześniejsze technologie oczyszczania ścieków generowanych przez płuczki mokre.Systemy FGD.
Podstawy mokrego odsiarczania spalin
Mokre technologie FGD łączą w sobie sekcję reaktora szlamowego i sekcję odwadniania ciał stałych. W sekcji reaktora stosowane są różne typy absorberów, w tym wieże z wypełnieniem i półkami, skrubery Venturiego oraz skrubery natryskowe. Absorbery neutralizują kwaśne gazy za pomocą alkalicznej zawiesiny wapna, wodorotlenku sodu lub wapienia. Z wielu względów ekonomicznych, nowsze skrubery zazwyczaj wykorzystują zawiesinę wapienną.
Kiedy wapień reaguje z SOx w warunkach redukujących absorbera, SO₂ (główny składnik SOx) przekształca się w siarczyn, a powstaje szlam bogaty w siarczyn wapnia. Wcześniejsze systemy FGD (określane jako systemy utleniania naturalnego lub hamowanego) wytwarzały produkt uboczny w postaci siarczynu wapnia. NowszeSystemy FGDwykorzystują reaktor utleniający, w którym szlam siarczynu wapnia jest przekształcany w siarczan wapnia (gips); są one określane jako systemy FGD z wymuszonym utlenianiem wapienia (LSFO).
Typowe nowoczesne systemy odsiarczania spalin LSFO wykorzystują albo wieżę natryskową z wbudowanym reaktorem utleniającym w podstawie (rysunek 1), albo system bełkotu strumieniowego. W każdym z nich gaz jest absorbowany w zawiesinie wapienia w warunkach beztlenowych; zawiesina następnie trafia do reaktora tlenowego lub strefy reakcji, gdzie siarczyn jest przekształcany w siarczan, a gips wytrąca się. Czas zatrzymania hydraulicznego w reaktorze utleniającym wynosi około 20 minut.
1. System FGD z wymuszonym utlenianiem wapienia w kolumnie natryskowej (LSFO). W skruberze LSFO szlam przepływa do reaktora, gdzie dodawane jest powietrze w celu wymuszonego utleniania siarczynu do siarczanu. To utlenianie prawdopodobnie przekształca selenit w selenian, co powoduje późniejsze trudności w oczyszczaniu. Źródło: CH2M HILL
Systemy te zazwyczaj pracują z zawartością zawiesiny stałej na poziomie 14% do 18%. Zawiesina stała składa się z drobnych i grubych cząstek gipsu, popiołu lotnego oraz materiału obojętnego wprowadzonego wraz z wapieniem. Gdy zawartość cząstek stałych osiągnie górną granicę, szlam jest usuwany. Większość systemów odsiarczania spalin LSFO wykorzystuje mechaniczne systemy separacji i odwadniania cząstek stałych w celu oddzielenia gipsu i innych cząstek stałych od wody płuczącej (rysunek 2).
2. System odwadniania gipsu metodą odwadniania spalin (FGD). W typowym systemie odwadniania gipsu cząstki w odwadnianiu są klasyfikowane, czyli rozdzielane, na frakcje grube i drobne. Drobne cząstki są rozdzielane w przelewie z hydrocyklonu, tworząc wylew, który składa się głównie z dużych kryształów gipsu (potencjalnie przeznaczonych do sprzedaży), które można odwodnić do niskiej zawartości wilgoci za pomocą próżniowego systemu odwadniania taśmowego. Źródło: CH2M HILL
Niektóre systemy odwadniania spalin (FGD) wykorzystują zagęszczacze grawitacyjne lub osadniki do klasyfikacji i odwadniania ciał stałych, a inne wirówki lub obrotowe bębnowe systemy odwadniania próżniowego, ale większość nowych systemów wykorzystuje hydrocyklony i pasy próżniowe. Niektóre systemy wykorzystują dwa hydrocyklony szeregowo, aby zwiększyć usuwanie ciał stałych w systemie odwadniania. Część nadmiaru hydrocyklonu może być zawracana do systemu odwadniania spalin (FGD) w celu zmniejszenia przepływu ścieków.
Przedmuch może być również rozpoczęty, gdy w szlamie FGD dojdzie do nagromadzenia chlorków, co jest konieczne ze względu na ograniczenia narzucone przez odporność na korozję materiałów konstrukcyjnych systemu FGD.
Charakterystyka ścieków z FGD
Na skład ścieków z FGD wpływa wiele czynników, takich jak skład węgla i wapienia, rodzaj skrubera oraz zastosowany system odwadniania gipsu. Węgiel dostarcza kwaśne gazy – takie jak chlorki, fluorki i siarczany – a także metale lotne, takie jak arsen, rtęć, selen, bor, kadm i cynk. Wapień dostarcza do ścieków z FGD żelazo i glin (z minerałów ilastych). Wapień jest zazwyczaj rozdrabniany w mokrym młynie kulowym, a erozja i korozja kul dostarczają żelazo do szlamu wapiennego. Gliny zazwyczaj dostarczają obojętne drobne cząstki, co jest jednym z powodów, dla których ścieki są usuwane ze skrubera.
Od: Thomasa E. Higginsa, doktora, inżyniera; A. Thomasa Sandy'ego, inżyniera; i Silasa W. Givensa, inżyniera.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
Czas publikacji: 04-08-2018