Dysza FGD z węglika krzemu do odsiarczania w elektrowni

Dysze absorbera do odsiarczania gazów spalinowych (FGD).
Usuwanie tlenków siarki, powszechnie określanych jako SOx, z gazów spalinowych za pomocą odczynnika alkalicznego, takiego jak mokra zawiesina wapienia.

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

Ze względu na problemy związane z erozją, zatykaniem i osadami, jednym z najbardziej niezawodnych systemów kontroli tych emisji jest proces mokrego odsiarczania gazów spalinowych (FGD) z otwartą wieżą przy użyciu wapienia, wapna hydratyzowanego, wody morskiej lub innego roztworu alkalicznego. Dysze natryskowe są w stanie skutecznie i niezawodnie rozprowadzać te szlamy do wież absorpcyjnych. Tworząc jednolite wzory kropelek o odpowiedniej wielkości, dysze te są w stanie skutecznie utworzyć powierzchnię potrzebną do właściwej absorpcji, minimalizując jednocześnie porywanie roztworu płuczącego do gazów spalinowych.

Wybór dyszy pochłaniacza FGD:
Ważne czynniki do rozważenia:

Gęstość i lepkość mediów szorujących
Wymagana wielkość kropli
Aby zapewnić odpowiednią szybkość wchłaniania, niezbędna jest prawidłowa wielkość kropli
Materiał dyszy
Ponieważ gazy spalinowe są często żrące, a płyn płuczący często ma postać zawiesiny o dużej zawartości części stałych i właściwościach ściernych, ważny jest wybór odpowiedniego materiału odpornego na korozję i zużycie
Odporność na zatykanie dyszy
Ponieważ płynem płuczącym jest często szlam o dużej zawartości części stałych, ważny jest dobór dyszy pod kątem odporności na zatykanie
Wzór natrysku i umiejscowienie dyszy
Aby zapewnić odpowiednią absorpcję, ważne jest całkowite pokrycie strumienia gazu bez obejścia i wystarczający czas przebywania
Rozmiar i typ przyłącza dyszy
Wymagane natężenia przepływu płynu płuczącego
Dostępny spadek ciśnienia (∆P) na dyszy
∆P = ciśnienie zasilania na wlocie dyszy – ciśnienie procesowe na zewnątrz dyszy
Nasi doświadczeni inżynierowie mogą pomóc w określeniu, która dysza będzie działać zgodnie z wymaganiami, biorąc pod uwagę szczegóły projektu
Typowe zastosowania i branże dysz pochłaniających FGD:
Elektrownie węglowe i inne paliwa kopalne
Rafinerie ropy naftowej
Spalarnie odpadów komunalnych
Piece cementowe
Huty metali

Arkusz danych materiału SiC

Wady w przypadku wapna/wapienia

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

• Przygotowanie odczynników, obsługa i przechowywanie
• Zbiornik absorbera
• Postępowanie z odpadami i produktami ubocznymi

Przygotowanie odczynnika polega na przeniesieniu pokruszonego kamienia wapiennego (CaCO3) z silosu magazynowego do zbiornika zasilającego z mieszaniem. Powstałą zawiesinę wapienia pompuje się następnie do zbiornika absorbera wraz ze spalinami z kotła i powietrzem utleniającym. Dysze natryskowe dostarczają drobne kropelki odczynnika, które następnie przepływają w kierunku przeciwnym do napływających gazów spalinowych. SO2 w gazach spalinowych reaguje z odczynnikiem bogatym w wapń, tworząc siarczyn wapnia (CaSO3) i CO2. Powietrze wprowadzone do absorbera sprzyja utlenianiu CaSO3 do CaSO4 (postać dwuwodna).

Podstawowe reakcje LSFO to:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Utleniona zawiesina zbiera się na dnie absorbera, a następnie jest zawracana wraz ze świeżym odczynnikiem z powrotem do kolektorów dysz natryskowych. Część zawracanego strumienia jest odprowadzana do systemu postępowania z odpadami/produktami ubocznymi, który zazwyczaj składa się z hydrocyklonów, filtrów bębnowych lub taśmowych oraz zbiornika z mieszaniem ścieków/ługu. Ścieki ze zbiornika retencyjnego są zawracane do zbiornika zasilającego odczynnik wapienny lub do hydrocyklonu, gdzie nadmiar jest usuwany jako ścieki.

Typowy schemat procesu szorowania na mokro z wymuszonym utlenianiem wapna/wapienia

Mokre systemy LSFO zazwyczaj osiągają skuteczność 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 węgiel o wysokiej zawartości siarki. Można dodać katalizatory magnezowe lub wapień można kalcynować do wapna o wyższej reaktywności (CaO), ale takie modyfikacje wymagają dodatkowego wyposażenia zakładu i związanych z tym kosztów pracy i energii. Na przykład kalcynacja na wapno wymaga zainstalowania oddzielnego pieca do wypalania wapna. Ponadto wapno łatwo się wytrąca, co zwiększa ryzyko tworzenia się osadów kamienia w płuczce.

Koszt kalcynacji w piecu wapienniczym można obniżyć poprzez bezpośrednie wtryskiwanie wapienia do pieca kotłowego. W tym podejściu wapno powstające w kotle jest transportowane wraz ze spalinami do płuczki. Możliwe problemy obejmują zanieczyszczanie kotła, zakłócenia w przekazywaniu ciepła i inaktywację wapna w wyniku przepalenia kotła. Ponadto wapno obniża temperaturę przepływu stopionego popiołu w kotłach węglowych, powodując powstawanie stałych osadów, które w przeciwnym razie nie powstałyby.

Odpady płynne z procesu LSFO są zazwyczaj kierowane do stawów stabilizacyjnych wraz z odpadami płynnymi z innych części elektrowni. Mokry płynny wyciek z FGD może być nasycony związkami siarczynów i siarczanów, a względy środowiskowe zazwyczaj ograniczają jego uwalnianie do rzek, strumieni lub innych cieków wodnych. Ponadto zawracanie ścieków/ługu z powrotem do płuczki może prowadzić do gromadzenia się rozpuszczonych soli sodowych, potasowych, wapniowych, magnezowych lub chlorkowych. Substancje te mogą ostatecznie krystalizować, jeśli nie zapewni się wystarczającego upustu, aby utrzymać stężenie rozpuszczonej soli poniżej nasycenia. Dodatkowym problemem jest powolne osadzanie się odpadów stałych, co skutkuje koniecznością budowy dużych zbiorników 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 szlamu zawracanego do absorbera może zawierać dużo nieprzereagowanego wapienia i popiołu siarczynu wapnia. Zanieczyszczenia te mogą uniemożliwić sprzedaż siarczanu wapnia jako gipsu syntetycznego do stosowania w produkcji płyt ściennych, gipsu i cementu. Nieprzereagowany wapień jest głównym zanieczyszczeniem występującym w gipsie syntetycznym i jest również powszechnym zanieczyszczeniem gipsu naturalnego (wydobywanego). Chociaż sam wapień nie zakłóca właściwości końcowych produktów z płyt ściennych, jego właściwości ścierne powodują problemy związane ze zużyciem sprzętu przetwarzającego. Siarczyn wapnia jest niepożądanym zanieczyszczeniem w każdym gipsie, ponieważ jego drobne cząstki stwarzają problemy z osadzaniem się kamienia i inne problemy związane z przetwarzaniem, takie jak mycie placka i odwadnianie.

Jeśli ciała stałe powstałe w procesie LSFO nie nadają się do sprzedaży w handlu jako gips syntetyczny, stwarza to znaczny problem z utylizacją odpadów. Dla kotła o mocy 1000 MW opalanego węglem siarkowym o zawartości 1% ilość gipsu wynosi około 550 ton (krótko)/dobę. W tym samym zakładzie opalającym węgiel siarkowy o zawartości 2% produkcja gipsu wzrasta do około 1100 ton dziennie. Dodając około 1000 ton dziennie do produkcji popiołów lotnych, daje to całkowity tonaż odpadów stałych do około 1550 ton dziennie w przypadku węgla zawierającego 1% siarki i 2100 ton dziennie w przypadku węgla zawierającego 2% siarki.

Zalety EADS

Sprawdzona technologia stanowiąca alternatywę dla płukania LSFO zastępuje wapień amoniakiem jako odczynnikiem do usuwania SO2. Elementy mielenia, przechowywania, przenoszenia i transportu odczynników stałych w systemie LSFO zostały zastąpione prostymi zbiornikami do przechowywania wodnego lub bezwodnego amoniaku. Rysunek 2 przedstawia schemat działania systemu EADS dostarczonego przez JET Inc.

Amoniak, spaliny, powietrze utleniające i woda procesowa dostają się do absorbera wyposażonego w wielopoziomowe dysze natryskowe. Dysze wytwarzają drobne kropelki odczynnika zawierającego amoniak, aby zapewnić dokładny kontakt odczynnika z dopływającymi gazami spalinowymi, zgodnie z następującymi reakcjami:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

SO2 w strumieniu gazów spalinowych 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 kolektorów dysz natryskowych na wielu poziomach absorbera. Zanim oczyszczone spaliny opuszczą górną część absorbera, przechodzą przez odmgławiacz, który łączy wszelkie porywane kropelki cieczy i wychwytuje drobne cząstki stałe.

Reakcja amoniaku z SO2 i utlenianie siarczynów do siarczanów pozwala na osiągnięcie wysokiego stopnia wykorzystania odczynnika. Na każdy funt zużytego amoniaku powstają cztery funty siarczanu amonu.

Podobnie jak w przypadku procesu LSFO, część zawracanego strumienia odczynnika/produktu można wycofać w celu wytworzenia komercyjnego produktu ubocznego. W systemie EADS uzyskany roztwór produktu pompuje się do systemu odzyskiwania substancji stałych składającego się z hydrocyklonu i wirówki w celu zatężenia produktu w postaci siarczanu amonu przed suszeniem i pakowaniem. Wszystkie ciecze (przelew hydrocyklonu i odsącz z wirówki) kierowane są z powrotem do zbiornika na szlam, a następnie ponownie wprowadzane do strumienia zawracanego siarczanu amonu absorbera.

• Systemy EADS zapewniają wyższą skuteczność usuwania SO2 (>99%), co zapewnia elektrowniom węglowym większą elastyczność w zakresie mieszania tańszych węgli o wyższej zawartości siarki.
• Podczas gdy systemy LSFO wytwarzają 0,7 tony CO2 na każdą tonę usuniętego SO2, proces EADS nie wytwarza CO2.
• Ponieważ wapno i wapień są mniej reaktywne w usuwaniu SO2 w porównaniu z amoniakiem, do osiągnięcia wysokiego współczynnika cyrkulacji wymagane jest większe zużycie wody procesowej i energia pompowania. Powoduje to wyższe koszty operacyjne systemów LSFO.
• Koszty inwestycyjne systemów EADS są podobne do kosztów budowy systemu LSFO. Jak zauważono powyżej, chociaż system EADS wymaga sprzętu do przetwarzania i pakowania produktów ubocznych siarczanu amonu, urządzenia do przygotowywania odczynników związane z LSFO nie są wymagane do mielenia, przenoszenia i transportu.

Najbardziej charakterystyczną zaletą EADS jest eliminacja zarówno odpadów płynnych, jak i stałych. Technologia EADS to proces bez wypływu cieczy, co oznacza, że ​​nie jest wymagane oczyszczanie ścieków. Stały produkt uboczny, siarczan amonu, jest łatwo dostępny na rynku; siarczan amonowy jest najczęściej wykorzystywanym nawozem i składnikiem nawozów na świecie, a światowy wzrost rynku spodziewany jest do 2030 r. Ponadto, chociaż do produkcji siarczanu amonu wymagana jest wirówka, suszarka, przenośnik i sprzęt do pakowania, produkty te nie są zastrzeżone i nie mają charakteru komercyjnego dostępny. W zależności od warunków ekonomicznych i rynkowych nawóz na bazie siarczanu amonu może zrównoważyć koszty odsiarczania gazów spalinowych na bazie amoniaku i potencjalnie zapewnić znaczny zysk.

Schemat wydajnego procesu odsiarczania amoniaku

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd jest jednym z największych dostawców nowych materiałów ceramicznych z węglika krzemu w Chinach. Ceramika techniczna SiC: twardość Moha wynosi 9 (twardość New Moha wynosi 13), z doskonałą odpornością na erozję i korozję, doskonałą odpornością na ścieranie i przeciwutlenianiem. Żywotność produktu SiC jest 4 do 5 razy dłuższa niż materiału zawierającego 92% tlenku glinu. MOR RBSiC jest 5 do 7 razy większy niż SNBSC, można go stosować do bardziej złożonych kształtów. Proces wyceny jest szybki, dostawa jest zgodna z obietnicą, a jakość nie ma sobie równych. Zawsze nie ustajemy w stawianiu czoła naszym celom i oddajemy nasze serca społeczeństwu.