Spalanie węgla w zakładach energetycznych powoduje powstawanie odpadów stałych, takich jak popiół paleniskowy i lotny, oraz gazów spalinowych emitowanych do atmosfery. Wiele zakładów ma obowiązek usuwania emisji SOx ze spalin za pomocą systemów odsiarczania gazów spalinowych (FGD). Trzy wiodące technologie FGD stosowane w USA to płukanie na mokro (85% instalacji), płukanie na sucho (12%) i wtrysk suchego sorbentu (3%). Płuczki mokre zazwyczaj usuwają ponad 90% SOx w porównaniu do płuczek suchych, które usuwają 80%. W artykule przedstawiono najnowocześniejsze technologie oczyszczania ścieków wytwarzanych metodą mokrąSystemy IOS.
Podstawy mokrego IOS
Technologie mokrego odsiarczania spalin obejmują sekcję reaktora zawiesinowego i sekcję odwadniania substancji stałych. Stosowano różne typy absorberów, w tym wieże z wypełnieniem i tace, płuczki Venturiego i płuczki natryskowe w sekcji reaktora. Absorbery neutralizują kwaśne gazy za pomocą alkalicznej zawiesiny wapna, wodorotlenku sodu lub kamienia wapiennego. Z wielu powodów ekonomicznych w nowszych płuczkach zwykle stosuje się szlam wapienny.
Kiedy wapień reaguje z SOx w warunkach redukujących absorbera, SO2 (główny składnik SOx) przekształca się w siarczyn i powstaje zawiesina bogata w siarczyn wapnia. Wcześniejsze systemy FGD (określane jako systemy naturalnego utleniania lub systemy hamowanego utleniania) wytwarzały produkt uboczny siarczynu wapnia. NowszeSystemy IOSzastosować reaktor utleniający, w którym zawiesinę siarczynu wapnia przekształca się w siarczan wapnia (gips); nazywa się je systemami FGD z wymuszonym utlenianiem wapienia (LSFO).
Typowe nowoczesne systemy LSFO FGD wykorzystują albo absorber wieżowy natryskowy ze zintegrowanym reaktorem utleniającym w podstawie (rysunek 1), albo system barbotażowy. W każdym przypadku gaz jest absorbowany w zawiesinie wapienia w warunkach beztlenowych; następnie zawiesina przechodzi do reaktora tlenowego lub strefy reakcji, gdzie siarczyn przekształca się w siarczan i wytrąca się gips. Czas przetrzymywania hydraulicznego w reaktorze utleniania wynosi około 20 minut.
1. System FGD z kolumną natryskową z wymuszonym utlenianiem wapienia (LSFO). W płuczce LSFO zawiesina przechodzi do reaktora, gdzie dodaje się powietrze w celu wymuszenia utlenienia siarczynu do siarczanu. Wydaje się, że to utlenianie przekształca selenit w selenian, co powoduje późniejsze trudności w leczeniu. Źródło: CH2M HILL
Systemy te zazwyczaj działają z zawiesiną ciał stałych w ilości od 14% do 18%. Zawiesiny składają się z drobnego i grubego gipsu, popiołu lotnego i materiału obojętnego wprowadzonego wraz z wapieniem. Gdy zawartość substancji stałych osiągnie górną granicę, zawiesinę usuwa się. Większość systemów LSFO FGD wykorzystuje mechaniczne systemy separacji i odwadniania substancji stałych w celu oddzielenia gipsu i innych substancji stałych od wody płuczącej (Rysunek 2).
2. System odwadniania gipsu metodą FGD. W typowym systemie odwadniania gipsu cząstki powstałe w wyniku oczyszczania są klasyfikowane lub rozdzielane na frakcje grube i drobne. Drobne cząstki są oddzielane w przelewie od hydroklonu, tworząc dolny wyciek składający się głównie z dużych kryształów gipsu (na potencjalną sprzedaż), które można odwodnić do niskiej zawartości wilgoci za pomocą próżniowego systemu odwadniania taśmowego. Źródło: CH2M HILL
Niektóre systemy FGD wykorzystują zagęszczacze grawitacyjne lub osadniki do klasyfikacji ciał stałych i odwadniania, a niektóre wykorzystują wirówki lub obrotowe systemy odwadniania bębnów próżniowych, ale większość nowych systemów wykorzystuje hydroklony i taśmy próżniowe. Niektórzy mogą zastosować dwa hydroklony połączone szeregowo, aby zwiększyć usuwanie ciał stałych w systemie odwadniającym. Część nadmiaru hydroklonu można zawrócić do systemu IOS w celu zmniejszenia przepływu ścieków.
Oczyszczanie można również rozpocząć w przypadku nagromadzenia się chlorków w zawiesinie FGD, co jest konieczne ze względu na ograniczenia narzucone przez odporność na korozję materiałów konstrukcyjnych systemu IOS.
Charakterystyka ścieków IOS
Na skład ścieków IOS wpływa wiele zmiennych, takich jak skład węgla i wapienia, rodzaj płuczki i zastosowany system odwadniania gipsu. Węgiel wytwarza kwaśne gazy — takie jak chlorki, fluorki i siarczany — a także metale lotne, w tym arsen, rtęć, selen, bor, kadm i cynk. Wapień dostarcza żelaza i aluminium (z minerałów ilastych) do ścieków IOS. Wapień jest zazwyczaj proszkowany w mokrym młynie kulowym, a erozja i korozja kul powoduje dodawanie żelaza do zawiesiny wapienia. Gliny zwykle zawierają obojętne cząstki, co jest jednym z powodów usuwania ścieków z płuczki.
Od: dr Thomas E. Higgins, PE; A. Thomas Sandy, PE; i Silas W. Gives, PE.
E-mail:[e-mail chroniony]
Czas publikacji: 04 sierpnia 2018 r