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

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

Quando combustíveis fósseis são utilizados em processos de combustão para alimentar caldeiras, fornalhas 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, formando compostos nocivos, como o ácido sulfúrico, e têm o potencial de afetar negativamente a saúde humana e o meio ambiente. Devido a esses efeitos potenciais, o controle desse composto nos gases de combustão é essencial em usinas termelétricas a carvão e em outras aplicações industriais.

Devido a preocupações com erosão, obstrução e acúmulo de resíduos, um dos sistemas mais confiáveis ​​para controlar essas emissões é um processo de dessulfurização úmida de gases de combustão (DFC) em torre aberta, utilizando calcário, cal hidratada, água do mar ou outra solução alcalina. Bicos de pulverização são capazes de distribuir essas lamas de forma eficaz e confiável nas torres de absorção. Ao criar padrões uniformes de gotas de tamanho adequado, esses bicos são capazes de criar efetivamente a área de superfície necessária para a absorção adequada, minimizando a entrada da solução de depuração nos gases de combustão.

Selecionando um bico absorvedor de FGD:
Fatores importantes a considerar:

Densidade e viscosidade do meio de lavagem
Tamanho de gota necessário
O tamanho correto da gota é essencial para garantir taxas de absorção adequadas
Material do bico
Como os gases de combustão são frequentemente corrosivos e o fluido de lavagem é frequentemente uma pasta 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 pasta 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 a 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 bico absorvedor de FGD:
Usinas de energia a carvão e outros combustíveis fósseis
Refinarias de petróleo
Incineradores de resíduos municipais
Fornos de cimento
fundições de metais

Ficha Técnica do Material SiC

Desvantagens da cal/calcário

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

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

A preparação do reagente consiste no transporte de calcário britado (CaCO3) de um silo de armazenamento para um tanque de alimentação com agitação. A lama de calcário resultante é então bombeada para o vaso absorvedor, juntamente com os gases de combustão da caldeira e o ar oxidante. Bicos de pulverização fornecem gotículas finas de reagente que fluem em contracorrente aos gases de combustão que entram. O SO2 presente nos gases 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 lama oxidada acumula-se no fundo do absorvedor e é posteriormente reciclada, juntamente com o reagente fresco, de volta aos cabeçotes dos bicos de pulverização. Uma parte do fluxo de reciclagem é conduzida para o sistema de tratamento de resíduos/subprodutos, que normalmente consiste em hidrociclones, filtros de tambor ou correia e um tanque de retenção de águas residuais/licor com agitação. As águas residuais do tanque de retenção são recicladas de volta para o tanque de alimentação de reagente de calcário ou para um hidrociclone, onde o excesso é removido como efluente.

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

Sistemas LSFO úmidos normalmente alcançam eficiências de remoção de SO2 de 95 a 97%. No entanto, atingir níveis acima de 97,5% para atender aos requisitos de controle de emissões é difícil, especialmente para usinas que utilizam carvão com alto teor de enxofre. Catalisadores de magnésio podem ser adicionados ou o calcário pode ser calcinado para obter cal (CaO) de maior reatividade, mas tais modificações envolvem equipamentos adicionais na usina e os custos de mão de obra e energia associados. Por exemplo, a calcinação para obtenção de cal requer a instalação de um forno de cal separado. Além disso, a cal é facilmente precipitada, o que aumenta o potencial de formação de depósitos de incrustação no depurador.

O custo da calcinação com forno de cal pode ser reduzido pela injeção direta de calcário na fornalha da caldeira. Nessa abordagem, a cal gerada na caldeira é transportada com os gases de combustão para o depurador. Possíveis problemas incluem incrustação na caldeira, interferência na transferência de calor e inativação da cal devido à queima excessiva na caldeira. Além disso, a cal reduz a temperatura de fluxo das cinzas fundidas em 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 úmido da FGD pode estar saturado com compostos de sulfito e sulfato, e considerações ambientais normalmente limitam seu lançamento em rios, córregos ou outros cursos d'água. Além disso, a reciclagem de águas residuais/licor de volta para o depurador pode levar ao acúmulo de sais dissolvidos de sódio, potássio, cálcio, magnésio ou cloreto. Essas espécies podem eventualmente cristalizar, a menos que seja fornecida purga suficiente para manter as concentrações de sais dissolvidos abaixo da saturação. Um problema adicional é a lenta taxa de sedimentação dos sólidos residuais, o que resulta na necessidade de lagoas de estabilização grandes e de alto volume. Em condições típicas, a camada sedimentada em uma lagoa de estabilização pode conter 50% ou mais da fase líquida, mesmo após vários meses de armazenamento.

O sulfato de cálcio recuperado da pasta de reciclagem do absorvedor pode apresentar alto teor de 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 gesso, gesso e cimento. O calcário não reagido 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 gesso, suas propriedades abrasivas apresentam problemas de desgaste para os 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 da torta e desidratação.

Se os sólidos gerados no processo LSFO não forem comercializáveis ​​como gesso sintético, isso representa um problema considerável de descarte de resíduos. Para uma caldeira de 1000 MW que queima carvão com 1% de enxofre, a quantidade de gesso é de aproximadamente 550 toneladas (em curto prazo)/dia. Para a mesma usina que queima carvão com 2% de enxofre, a produção de gesso aumenta para aproximadamente 1100 toneladas/dia. Adicionando cerca de 1000 toneladas/dia para a produção de cinzas volantes, a tonelagem total de resíduos sólidos chega a cerca de 1550 toneladas/dia para o caso do carvão com 1% de enxofre e 2100 toneladas/dia para o caso do carvão com 2% de enxofre.

Vantagens da EADS

Uma alternativa tecnológica comprovada à lavagem 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 tanques de armazenamento simples para amônia aquosa ou anidra. A Figura 2 mostra um diagrama de fluxo do sistema EADS fornecido pela JET Inc.

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

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

O SO2 presente na corrente de gases de combustão reage com a amônia na metade superior do recipiente, produzindo sulfito de amônio. O fundo do recipiente absorvedor serve como um 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 cabeçotes dos bicos de pulverização em vários níveis no absorvedor. Antes de o gás de combustão depurado sair pela parte superior do absorvedor, ele passa por um demister que coalesce quaisquer gotículas de líquido arrastadas e captura partículas finas.

A reação da amônia com SO₂ e a oxidação do sulfito em sulfato atingem uma alta taxa de utilização do reagente. Quatro libras de sulfato de amônio são produzidas para cada libra de amônia consumida.

Assim como no processo LSFO, uma parte do fluxo de reciclagem de reagente/produto pode ser retirada para produzir um subproduto comercial. No sistema EADS, a solução do produto de retirada é bombeada para um sistema de recuperação de sólidos composto por um hidrociclone e uma centrífuga para concentrar o produto de sulfato de amônio antes da secagem e envase. Todos os líquidos (transbordamento do hidrociclone e concentrado da centrífuga) são direcionados de volta para um tanque de polpa e, em seguida, reintroduzidos no fluxo 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 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 maior consumo de água de processo e energia de bombeamento para atingir altas taxas de circulação. Isso resulta em custos operacionais mais elevados para os 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 envase 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 do EADS é a eliminação de resíduos líquidos e sólidos. A tecnologia EADS é um processo com descarga zero de líquidos, o que significa que não é necessário tratamento de águas residuais. O subproduto sólido de sulfato de amônio é facilmente comercializável; o sulfato de amônio é o fertilizante e componente de fertilizante mais utilizado no mundo, com crescimento do mercado global previsto até 2030. Além disso, embora a fabricação de sulfato de amônio exija uma centrífuga, um secador, um transportador e equipamentos de embalagem, esses itens não são proprietários e estão disponíveis comercialmente. Dependendo das condições econômicas e de mercado, o fertilizante de sulfato de amônio pode compensar os custos da dessulfuração de gases de combustão à base de amônia e, potencialmente, gerar um lucro substancial.

Esquema do processo eficiente de dessulfuração de amônia

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