Dysza FGD z węglika krzemu do odsiarczania w elektrowni

Dysze absorbera odsiarczania spalin (FGD)
Usuwanie tlenków siarki, powszechnie zwanych SOx, ze spalin przy użyciu odczynnika alkalicznego, np. mokrej zawiesiny wapienia.

Gdy paliwa kopalne są wykorzystywane w procesach spalania do zasilania kotłów, pieców lub innego sprzętu, mogą one potencjalnie uwalniać SO2 lub SO3 jako część spalin. Te tlenki siarki łatwo reagują z innymi pierwiastkami, tworząc szkodliwe związki, takie jak kwas siarkowy, i mogą negatywnie wpływać na zdrowie ludzi i środowisko. Ze względu na te potencjalne skutki kontrola tego związku w spalinach jest istotną częścią elektrowni węglowych i innych zastosowań przemysłowych.

Ze względu na obawy związane z erozją, zatykaniem i gromadzeniem się, jednym z najbardziej niezawodnych systemów kontroli tych emisji jest proces mokrego odsiarczania spalin (FGD) w otwartej wieży, wykorzystujący wapień, uwodnione wapno, wodę morską lub inny roztwór alkaliczny. Dysze natryskowe są w stanie skutecznie i niezawodnie rozprowadzać te zawiesiny do wież absorpcyjnych. Tworząc jednolite wzory kropel o odpowiedniej wielkości, dysze te są w stanie skutecznie tworzyć powierzchnię potrzebną do prawidłowej absorpcji, jednocześnie minimalizując wciąganie roztworu płuczącego do spalin.

Wybór dyszy absorbera FGD:
Ważne czynniki, które należy wziąć pod uwagę:

Gęstość i lepkość medium czyszczącego
Wymagany rozmiar kropli
Prawidłowy rozmiar kropli ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia właściwej szybkości wchłaniania
Materiał dyszy
Ponieważ spaliny są często żrące, a płyn czyszczący jest często zawiesiną o dużej zawartości ciał stałych i właściwościach ściernych, wybór odpowiedniego materiału odpornego na korozję i zużycie jest ważny
Odporność na zatykanie dyszy
Ponieważ płyn czyszczący jest często zawiesiną o dużej zawartości ciał stałych, dobór dyszy pod kątem odporności na zatykanie ma duże znaczenie
Wzór i rozmieszczenie dyszy natryskowej
Aby zapewnić właściwą absorpcję, istotne jest całkowite pokrycie strumienia gazu bez obejścia i wystarczający czas przebywania
Rozmiar i typ przyłącza dyszy
Wymagane natężenia przepływu płynu czyszczącego
Dostępny spadek ciśnienia (∆P) na dyszy
∆P = ciśnienie zasilania na wlocie dyszy – ciśnienie procesowe na zewnątrz dyszy
Nasi doświadczeni inżynierowie pomogą Ci ustalić, która dysza będzie działać zgodnie z wymaganiami Twojego projektu
Typowe zastosowania dysz absorbujących FGD i branże:
Elektrownie węglowe i inne elektrownie na paliwa kopalne
Rafinerie ropy naftowej
Spalarnie odpadów komunalnych
Piece cementowe
Huty metali

Karta danych materiału SiC

Wady wapna/kamienia wapiennego

Jak pokazano na rysunku 1, systemy FGD wykorzystujące wymuszone utlenianie wapnem/wapieniem (LSFO) obejmują trzy główne podsystemy:

• Przygotowanie, obsługa i przechowywanie odczynników
• Naczynie absorbujące
• Postępowanie z odpadami i produktami ubocznymi

Przygotowanie odczynnika polega na przetransportowaniu pokruszonego wapienia (CaCO3) z silosu magazynowego do zbiornika mieszanego. Powstały szlam wapienny jest następnie pompowany do naczynia absorbera wraz ze spalinami kotła i utleniającym powietrzem. Dysze natryskowe dostarczają drobne kropelki odczynnika, które następnie płyną przeciwprądowo do wchodzących spalin. SO2 w spalinach reaguje z bogatym w wapń odczynnikiem, tworząc siarczyn wapnia (CaSO3) i CO2. Powietrze wprowadzane do absorbera wspomaga utlenianie CaSO3 do CaSO4 (forma dihydratu).

Podstawowe reakcje LSFO to:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Utleniony szlam zbiera się na dnie absorbera i jest następnie poddawany recyklingowi wraz ze świeżym odczynnikiem z powrotem do głowic dysz natryskowych. Część strumienia recyklingu jest odprowadzana do systemu przetwarzania odpadów/produktów ubocznych, który zazwyczaj składa się z hydrocyklonów, filtrów bębnowych lub taśmowych oraz zbiornika na ścieki/ciecz z mieszadłem. Ścieki ze zbiornika retencyjnego są poddawane recyklingowi z powrotem do zbiornika zasilającego odczynnik wapienny lub do hydrocyklonu, gdzie nadmiar jest usuwany jako ścieki.

Schemat typowego procesu mokrego czyszczenia z użyciem wapna/wapienia z wymuszonym utlenianiem

Systemy mokrego LSFO zazwyczaj mogą osiągnąć wydajność usuwania SO2 na poziomie 95-97 procent. Osiągnięcie poziomów powyżej 97,5 procent w celu spełnienia wymogów kontroli emisji jest jednak trudne, szczególnie w przypadku zakładów wykorzystujących węgle o wysokiej zawartości siarki. Można dodać katalizatory magnezowe lub wapień można kalcynować do wapna o wyższej reaktywności (CaO), ale takie modyfikacje wymagają dodatkowego sprzętu zakładowego oraz powiązanych kosztów pracy i energii. Na przykład kalcynacja do wapna wymaga zainstalowania oddzielnego pieca wapienniczego. Ponadto wapno łatwo się wytrąca, co zwiększa ryzyko tworzenia się osadów kamienia w skrubberze.

Koszt kalcynacji w piecu wapienniczym można zmniejszyć, bezpośrednio wstrzykując wapień do pieca kotła. W tym podejściu wapno wytworzone w kotle jest przenoszone wraz ze spalinami do skrubera. Możliwe problemy obejmują zanieczyszczenie kotła, zakłócenia w przenoszeniu ciepła i inaktywację wapna z powodu przepalania w kotle. Ponadto wapno obniża temperaturę przepływu stopionego popiołu w kotłach opalanych węglem, co powoduje osadzanie się stałych osadów, które w przeciwnym razie nie wystąpiłyby.

Odpady płynne z procesu LSFO są zazwyczaj kierowane do stawów stabilizacyjnych wraz z odpadami płynnymi z innych miejsc w elektrowni. Mokry odpływ płynny z FGD może być nasycony związkami siarczynu i siarczanu, a względy środowiskowe zazwyczaj ograniczają jego uwalnianie do rzek, strumieni lub innych cieków wodnych. Ponadto recykling ścieków/cieczy z powrotem do skrubera może prowadzić do gromadzenia się rozpuszczonych soli sodowych, potasowych, wapniowych, magnezowych lub chlorkowych. Gatunki te mogą ostatecznie krystalizować, jeśli nie zostanie zapewnione wystarczające upust, aby utrzymać stężenie rozpuszczonych soli poniżej nasycenia. Dodatkowym problemem jest powolne tempo osiadania stałych odpadów, co powoduje potrzebę dużych stawów stabilizacyjnych o dużej objętości. W typowych warunkach osiadła warstwa w stawie stabilizacyjnym może zawierać 50 procent lub więcej fazy ciekłej nawet po kilku miesiącach przechowywania.

Siarczan wapnia odzyskany z zawiesiny recyrkulacyjnej absorbera może zawierać dużo niereagującego wapienia i popiołu siarczynu wapnia. Zanieczyszczenia te mogą uniemożliwić sprzedaż siarczanu wapnia jako gipsu syntetycznego do stosowania w produkcji płyt gipsowo-kartonowych, tynku i cementu. Niereagujący wapień jest dominującym zanieczyszczeniem występującym w gipsie syntetycznym i jest również powszechnym zanieczyszczeniem w gipsie naturalnym (kopalnym). Podczas gdy sam wapień nie wpływa na właściwości produktów końcowych płyt gipsowo-kartonowych, jego właściwości ścierne powodują problemy ze zużyciem sprzętu przetwórczego. Siarczyn wapnia jest niepożądanym zanieczyszczeniem w każdym gipsie, ponieważ jego drobna wielkość cząstek powoduje problemy z osadzaniem się kamienia i inne problemy przetwórcze, takie jak mycie ciasta i odwadnianie.

Jeśli ciała stałe wytworzone w procesie LSFO nie nadają się do sprzedaży jako gips syntetyczny, stanowi to poważny problem w zakresie utylizacji odpadów. W przypadku kotła o mocy 1000 MW opalanego węglem z zawartością 1% siarki, ilość gipsu wynosi około 550 ton (krótkich) dziennie. W przypadku tej samej instalacji opalanej węglem z zawartością 2% siarki, produkcja gipsu wzrasta do około 1100 ton dziennie. Dodając około 1000 ton dziennie na produkcję popiołu lotnego, całkowita ilość odpadów stałych wynosi około 1550 ton dziennie w przypadku węgla z zawartością 1% siarki i 2100 ton dziennie w przypadku węgla z zawartością 2% siarki.

Zalety EADS

Sprawdzona alternatywa technologiczna dla szorowania LSFO zastępuje wapień amoniakiem jako odczynnikiem do usuwania SO2. Komponenty mielenia, przechowywania, obsługi i transportu stałych odczynników w systemie LSFO są zastępowane prostymi zbiornikami magazynowymi dla wodnego lub bezwodnego amoniaku. Rysunek 2 przedstawia schemat przepływu dla systemu EADS dostarczonego przez JET Inc.

Amoniak, spaliny, utleniające powietrze i woda procesowa trafiają do absorbera zawierającego wiele poziomów dysz natryskowych. Dysze generują drobne kropelki odczynnika zawierającego amoniak, aby zapewnić ścisły kontakt odczynnika z napływającymi spalinami zgodnie z następującymi reakcjami:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

SO2 w strumieniu spalin reaguje z amoniakiem w górnej połowie zbiornika, tworząc siarczyn amonu. Dno zbiornika absorbera służy jako zbiornik utleniający, w którym powietrze utlenia siarczyn amonu do siarczanu amonu. Powstały roztwór siarczanu amonu jest pompowany z powrotem do głowic dysz natryskowych na wielu poziomach w absorberze. Przed opuszczeniem oczyszczonego spalin przez górną część absorbera, przechodzi on przez odmgławiacz, który koalesuje wszelkie wciągnięte krople cieczy i wychwytuje drobne cząstki.

Reakcja amoniaku z SO2 i utlenianie siarczynu do siarczanu osiąga wysoki wskaźnik wykorzystania odczynników. Na każdy funt zużytego amoniaku powstają cztery funty siarczanu amonu.

Podobnie jak w przypadku procesu LSFO, część strumienia recyrkulacji odczynnika/produktu może zostać wycofana w celu wytworzenia komercyjnego produktu ubocznego. W systemie EADS roztwór produktu wyjściowego jest pompowany do systemu odzyskiwania substancji stałych składającego się z hydrocyklonu i wirówki w celu zagęszczenia produktu siarczanu amonu przed suszeniem i pakowaniem. Wszystkie ciecze (przelew hydrocyklonu i koncentrat wirówki) są kierowane z powrotem do zbiornika szlamowego, a następnie ponownie wprowadzane do strumienia recyrkulacji siarczanu amonu absorbera.

• Systemy EADS zapewniają wyższą efektywność usuwania SO2 (>99%), co daje elektrowniom węglowym większą elastyczność w zakresie mieszania tańszego węgla o wyższej zawartości siarki.
• Podczas gdy systemy LSFO generują 0,7 tony CO2 na każdą usuniętą tonę SO2, proces EADS nie powoduje produkcji CO2.
• Ponieważ wapno i wapień są mniej reaktywne w porównaniu z amoniakiem w usuwaniu SO2, wymagane jest większe zużycie wody procesowej i energii pompowania, aby osiągnąć wysokie wskaźniki cyrkulacji. Powoduje to wyższe koszty operacyjne dla systemów LSFO.
• Koszty kapitałowe systemów EADS są podobne do kosztów budowy systemu LSFO. Jak wspomniano powyżej, podczas gdy system EADS wymaga sprzętu do przetwarzania i pakowania produktów ubocznych siarczanu amonu, urządzenia do przygotowywania odczynników związane z LSFO nie są wymagane do mielenia, obsługi i transportu.

Najbardziej charakterystyczną zaletą EADS jest eliminacja zarówno odpadów płynnych, jak i stałych. Technologia EADS to proces bezodpływowy, co oznacza, że ​​nie jest wymagane oczyszczanie ścieków. Stały produkt uboczny siarczanu amonu jest łatwo dostępny na rynku; siarczan amonu jest najczęściej wykorzystywanym nawozem i składnikiem nawozów na świecie, a światowy wzrost rynku jest przewidywany do 2030 r. Ponadto, podczas gdy produkcja siarczanu amonu wymaga wirówki, suszarki, przenośnika i sprzętu pakującego, elementy te nie są zastrzeżone i są dostępne w handlu. W zależności od warunków ekonomicznych i rynkowych, nawóz siarczanu amonu może zrównoważyć koszty odsiarczania spalin na bazie amoniaku i potencjalnie zapewnić znaczny zysk.

Schemat wydajnego procesu odsiarczania amoniaku

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd jest jednym z największych rozwiązań w zakresie nowych materiałów ceramicznych z węglika krzemu w Chinach. Ceramika techniczna SiC: twardość w skali Mohsa wynosi 9 (nowa twardość w skali Mohsa wynosi 13), z doskonałą odpornością na erozję i korozję, doskonałą odpornością na ścieranie i antyutlenianiem. Żywotność produktu SiC jest 4 do 5 razy dłuższa niż materiału z 92% tlenku glinu. MOR RBSiC jest 5 do 7 razy większy niż SNBSC, można go używać do bardziej złożonych kształtów. Proces wyceny jest szybki, dostawa jest zgodna z obietnicą, a jakość jest niezrównana. Zawsze staramy się stawiać czoła naszym celom i oddajemy nasze serca społeczeństwu.