Bico FGD de carboneto de silício para dessulfuração em usina de energia

Bicos absorvedores de dessulfurização de gases de combustão (FGD)
Remoção de óxidos de enxofre, comumente referidos como SOx, de gases de exaustão usando um reagente alcalino, como uma pasta de calcário úmida.

Quando os combustíveis fósseis são utilizados em processos de combustão para operar caldeiras, fornos ou outros equipamentos, eles têm o potencial de liberar SO2 ou SO3 como parte dos gases de exaustão. Esses óxidos de enxofre reagem facilmente com outros elementos para formar compostos nocivos, como o ácido sulfúrico, e têm o potencial de afetar negativamente a saúde humana e o meio ambiente. Devido a estes efeitos potenciais, o controlo deste composto nos gases de combustão é uma parte essencial das centrais eléctricas alimentadas a carvão e de outras aplicações industriais.

Devido a preocupações com erosão, obstrução e acúmulo, um dos sistemas mais confiáveis ​​para controlar essas emissões é um processo de dessulfurização de gases de combustão (FGD) úmido em torre aberta usando calcário, cal hidratada, água do mar ou outra solução alcalina. Os bicos de pulverização são capazes de distribuir essas lamas de maneira eficaz e confiável em torres de absorção. Ao criar padrões uniformes de gotículas de tamanho adequado, esses bicos são capazes de criar efetivamente a área de superfície necessária para a absorção adequada, ao mesmo tempo que minimizam o arrastamento da solução de lavagem para o gás de combustão.

Selecionando um Bocal Absorvedor FGD:
Fatores importantes a serem considerados:

Esfregando a densidade e a viscosidade do meio
Tamanho de gota necessário
O tamanho correto das gotas é essencial para garantir taxas de absorção adequadas
Material do bico
Como o gás de combustão é frequentemente corrosivo e o fluido de lavagem é frequentemente uma lama com alto teor de sólidos e propriedades abrasivas, é importante selecionar o material adequado resistente à corrosão e ao desgaste.
Resistência ao entupimento do bico
Como o fluido de lavagem é frequentemente uma lama com alto teor de sólidos, a seleção do bico em relação à resistência ao entupimento é importante
Padrão e posicionamento do bico de pulverização
Para garantir a absorção adequada, é importante uma cobertura completa do fluxo de gás sem desvio e com tempo de residência suficiente
Tamanho e tipo de conexão do bico
Taxas de fluxo de fluido de lavagem necessárias
Queda de pressão disponível (∆P) através do bico
∆P = pressão de alimentação na entrada do bico – pressão do processo fora do bico
Nossos engenheiros experientes podem ajudar a determinar qual bico funcionará conforme necessário com os detalhes do seu projeto
Usos e indústrias comuns do bocal absorvente FGD:
Usinas de carvão e outros combustíveis fósseis
Refinarias de petróleo
Incineradores de resíduos municipais
Fornos de cimento
Fundições de metal

Folha de dados do material SiC

Desvantagens com Cal/Calcário

Conforme mostrado na Figura 1, os sistemas FGD que empregam oxidação forçada de cal/calcário (LSFO) incluem três subsistemas principais:

• Preparação, manuseio e armazenamento de reagentes
• Vaso absorvedor
• Manuseio de resíduos e subprodutos

A preparação dos reagentes consiste no transporte de calcário triturado (CaCO3) de um silo de armazenamento para um tanque de alimentação agitado. A pasta de calcário resultante é então bombeada para o recipiente absorvedor junto com o gás de combustão da caldeira e o ar oxidante. Os bicos de pulverização fornecem gotículas finas de reagente que fluem em contracorrente ao gás de combustão que entra. O SO2 no gás de combustão reage com o reagente rico em cálcio para formar sulfito de cálcio (CaSO3) e CO2. O ar introduzido no absorvedor promove a oxidação do CaSO3 em CaSO4 (forma di-hidratada).

As reações básicas do LSFO são:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

A pasta oxidada é coletada no fundo do absorvedor e posteriormente reciclada junto com o reagente fresco de volta aos coletores dos bicos de pulverização. Uma parte da corrente reciclada é retirada para o sistema de manuseio de resíduos/subprodutos, que normalmente consiste em hidrociclones, filtros de tambor ou de correia e um tanque agitado de retenção de águas residuais/licor. As águas residuais do tanque de retenção são recicladas de volta para o tanque de alimentação de reagentes de calcário ou para um hidrociclone, onde o excesso é removido como efluente.

Esquema típico do processo de lavagem úmida com oxidação forçada de cal/calcário

Os sistemas LSFO úmidos normalmente podem atingir eficiências de remoção de SO2 de 95 a 97 por cento. Contudo, atingir níveis acima de 97,5% para cumprir os requisitos de controlo de emissões é difícil, especialmente para instalações que utilizam carvões com alto teor de enxofre. Catalisadores de magnésio podem ser adicionados ou o calcário pode ser calcinado para obter cal de maior reatividade (CaO), mas tais modificações envolvem equipamentos adicionais da planta e os custos associados de mão de obra e energia. Por exemplo, a calcinação em cal requer a instalação de um forno de cal separado. Além disso, a cal é facilmente precipitada e isto aumenta o potencial de formação de depósitos de incrustações no purificador.

O custo da calcinação com um forno de cal pode ser reduzido pela injeção direta de calcário no forno da caldeira. Nesta abordagem, a cal gerada na caldeira é transportada com os gases de combustão para o purificador. Os possíveis problemas incluem incrustações na caldeira, interferência na transferência de calor e inativação de cal devido à queima excessiva na caldeira. Além disso, a cal reduz a temperatura de fluxo das cinzas fundidas nas caldeiras a carvão, resultando em depósitos sólidos que de outra forma não ocorreriam.

Os resíduos líquidos do processo LSFO são normalmente direcionados para lagoas de estabilização juntamente com os resíduos líquidos de outras partes da usina. O efluente líquido húmido da FGD pode estar saturado com compostos de sulfito e sulfato e as considerações ambientais normalmente limitam a sua libertação para rios, riachos ou outros cursos de água. Além disso, a reciclagem de águas residuais/licor de volta ao purificador pode levar ao acúmulo de sais dissolvidos de sódio, potássio, cálcio, magnésio ou cloreto. Estas espécies podem eventualmente cristalizar, a menos que seja fornecido sangramento suficiente para manter as concentrações de sal dissolvido abaixo da saturação. Um problema adicional é a lenta taxa de sedimentação de resíduos sólidos, o que resulta na necessidade de lagoas de estabilização grandes e de alto volume. Em condições típicas, a camada assentada em uma lagoa de estabilização pode conter 50% ou mais de fase líquida, mesmo após vários meses de armazenamento.

O sulfato de cálcio recuperado da pasta de reciclagem do absorvedor pode ser rico em calcário não reagido e cinzas de sulfito de cálcio. Esses contaminantes podem impedir que o sulfato de cálcio seja vendido como gesso sintético para uso na produção de painéis de parede, gesso e cimento. O calcário que não reagiu é a impureza predominante encontrada no gesso sintético e também é uma impureza comum no gesso natural (extraído). Embora o calcário em si não interfira nas propriedades dos produtos finais de painéis de parede, suas propriedades abrasivas apresentam problemas de desgaste para equipamentos de processamento. O sulfito de cálcio é uma impureza indesejada em qualquer gesso, pois seu tamanho de partícula fino apresenta problemas de incrustação e outros problemas de processamento, como lavagem de bolo e desidratação.

Se os sólidos gerados no processo LSFO não forem comercialmente comercializáveis ​​como gesso sintético, isto representa um problema considerável de eliminação de resíduos. Para uma caldeira de 1.000 MW que queima carvão com 1% de enxofre, a quantidade de gesso é de aproximadamente 550 toneladas (curta)/dia. Para a mesma planta que queima 2% de carvão sulfuroso, a produção de gesso aumenta para aproximadamente 1.100 toneladas/dia. Adicionando cerca de 1.000 toneladas/dia para a produção de cinzas volantes, isso eleva a tonelagem total de resíduos sólidos para cerca de 1.550 toneladas/dia para o caso de carvão com 1% de enxofre e 2.100 toneladas/dia para o caso de 2% de enxofre.

Vantagens da EADS

Uma alternativa tecnológica comprovada à lavagem com LSFO substitui o calcário por amônia como reagente para remoção de SO2. Os componentes de moagem, armazenamento, manuseio e transporte de reagentes sólidos em um sistema LSFO são substituídos por simples tanques de armazenamento para amônia aquosa ou anidra. A Figura 2 mostra um esquema de fluxo para o sistema EADS fornecido pela JET Inc.

Amônia, gás de combustão, ar oxidante e água de processo entram em um absorvedor contendo vários níveis de bicos de pulverização. Os bicos geram gotículas finas de reagente contendo amônia para garantir contato íntimo do reagente com o gás de combustão que entra, de acordo com as seguintes reações:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

O SO2 na corrente de gás de combustão reage com a amônia na metade superior do recipiente para produzir sulfito de amônio. O fundo do recipiente absorvedor serve como tanque de oxidação onde o ar oxida o sulfito de amônio em sulfato de amônio. A solução de sulfato de amônio resultante é bombeada de volta para os coletores dos bicos de pulverização em vários níveis no absorvedor. Antes de o gás de combustão purificado sair pela parte superior do absorvedor, ele passa por um desembaçador que coalesce quaisquer gotículas de líquido arrastadas e captura partículas finas.

A reação da amônia com SO2 e a oxidação do sulfito em sulfato atinge uma alta taxa de utilização de reagentes. Quatro quilos de sulfato de amônio são produzidos para cada quilo de amônia consumido.

Tal como acontece com o processo LSFO, uma porção da corrente de reciclagem de reagente/produto pode ser retirada para produzir um subproduto comercial. No sistema EADS, a solução do produto retirado é bombeada para um sistema de recuperação de sólidos que consiste em um hidrociclone e uma centrífuga para concentrar o produto de sulfato de amônio antes da secagem e embalagem. Todos os líquidos (transbordamento do hidrociclone e centrifugação) são direcionados de volta para um tanque de polpa e então reintroduzidos na corrente de reciclagem de sulfato de amônio do absorvedor.

• Os sistemas EADS proporcionam maior eficiência de remoção de SO2 (>99%), o que dá às usinas de energia movidas a carvão mais flexibilidade para misturar carvões mais baratos e com alto teor de enxofre.
• Enquanto os sistemas LSFO criam 0,7 toneladas de CO2 para cada tonelada de SO2 removida, o processo EADS não produz CO2.
• Como a cal e o calcário são menos reativos em comparação com a amônia para a remoção de SO2, é necessário um maior consumo de água de processo e energia de bombeamento para atingir altas taxas de circulação. Isto resulta em custos operacionais mais elevados para sistemas LSFO.
• Os custos de capital para sistemas EADS são semelhantes aos da construção de um sistema LSFO. Conforme observado acima, embora o sistema EADS exija equipamentos de processamento e embalagem de subprodutos de sulfato de amônio, as instalações de preparação de reagentes associadas ao LSFO não são necessárias para moagem, manuseio e transporte.

A vantagem mais marcante da EADS é a eliminação de resíduos líquidos e sólidos. A tecnologia EADS é um processo sem descarga de líquido, o que significa que não é necessário tratamento de águas residuais. O subproduto sólido de sulfato de amônio é facilmente comercializável; o sulfato de amônia é o fertilizante e componente de fertilizante mais utilizado no mundo, com crescimento do mercado mundial esperado até 2030. Além disso, embora a fabricação de sulfato de amônio exija centrífuga, secador, transportador e equipamento de embalagem, esses itens não são proprietários e comercialmente disponível. Dependendo das condições económicas e de mercado, o fertilizante de sulfato de amónio pode compensar os custos da dessulfurização dos gases de combustão à base de amoníaco e potencialmente proporcionar um lucro substancial.

Esquema do processo eficiente de dessulfurização de amônia

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd é uma das maiores soluções de novos materiais cerâmicos de carboneto de silício na China. Cerâmica técnica SiC: A dureza de Moh é 9 (a dureza do New Moh é 13), com excelente resistência à erosão e corrosão, excelente abrasão – resistência e antioxidação. A vida útil do produto SiC é 4 a 5 vezes maior que o material 92% de alumina. O MOR do RBSiC é 5 a 7 vezes maior que o do SNBSC, podendo ser usado para formas mais complexas. O processo de cotação é rápido, a entrega cumpre o prometido e a qualidade é incomparável. Sempre persistimos em desafiar nossos objetivos e devolver nossos corações à sociedade.