Duză FGD din carbură de siliciu pentru desulfurare în centrale electrice

Duze de absorbție pentru desulfurarea gazelor arse (FGD).
Îndepărtarea oxizilor de sulf, denumiți în mod obișnuit ca SOx, dintr-un gaz de eșapament folosind un reactiv alcalin, cum ar fi o suspensie umedă de calcar.

Atunci când combustibilii fosili sunt utilizați în procesele de ardere pentru a funcționa cazane, cuptoare sau alte echipamente, aceștia au potențialul de a elibera SO2 sau SO3 ca parte a gazelor de eșapament. Acești oxizi de sulf reacționează ușor cu alte elemente pentru a forma compuși nocivi, cum ar fi acidul sulfuric și au potențialul de a afecta negativ sănătatea umană și mediul înconjurător. Datorită acestor efecte potențiale, controlul acestui compus în gazele de ardere este o parte esențială a centralelor pe cărbune și a altor aplicații industriale.

Din cauza problemelor legate de eroziune, astupare și acumulare, unul dintre cele mai fiabile sisteme de control al acestor emisii este un proces de desulfurare umedă a gazelor de ardere (FGD) cu turn deschis, care utilizează un calcar, var hidratat, apă de mare sau altă soluție alcalină. Duzele de pulverizare sunt capabile să distribuie eficient și fiabil aceste nămoluri în turnuri de absorbție. Prin crearea unor modele uniforme de picături de dimensiuni adecvate, aceste duze sunt capabile să creeze în mod eficient suprafața necesară pentru absorbția corespunzătoare, reducând în același timp antrenarea soluției de spălare în gazele de ardere.

Selectarea unei duze de absorbție FGD:
Factori importanți de luat în considerare:

Densitatea și vâscozitatea mediului de spălare
Dimensiunea necesară a picăturilor
Dimensiunea corectă a picăturilor este esențială pentru a asigura rate adecvate de absorbție
Material duzei
Deoarece gazele de ardere sunt adesea corozive, iar fluidul de curățare este adesea o suspensie cu conținut ridicat de solide și proprietăți abrazive, este importantă selectarea materialului adecvat, rezistent la coroziune și la uzură.
Rezistenta la infundarea duzei
Deoarece fluidul de spălare este în mod frecvent un șlam cu conținut ridicat de solide, este importantă alegerea duzei în ceea ce privește rezistența la înfundare.
Modelul de pulverizare și plasarea duzei
Pentru a asigura o absorbție adecvată, este importantă acoperirea completă a fluxului de gaz fără ocolire și timp de rezidență suficient.
Dimensiunea și tipul conexiunii duzei
Debitul necesar al fluidului de spălare
Căderea de presiune disponibilă (∆P) pe duză
∆P = presiunea de alimentare la intrarea duzei – presiunea procesului în afara duzei
Inginerii noștri experimentați vă pot ajuta să determinați care duză va funcționa conform cerințelor, cu detaliile de proiectare
Utilizări și industrii obișnuite ale duzei de absorbție FGD:
Centrale electrice pe cărbune și alte combustibili fosili
Rafinării de petrol
Incineratoare de deșeuri municipale
Cuptoare de ciment
Topitorii de metale

Fișa tehnică a materialelor SiC

Dezavantaje cu var/calcar

După cum se arată în Figura 1, sistemele FGD care utilizează oxidarea forțată de calcar/calcar (LSFO) includ trei subsisteme majore:

• Pregătirea, manipularea și depozitarea reactivilor
• Vas absorbant
• Manipularea deșeurilor și a produselor secundare

Pregătirea reactivului constă în transportul calcarului zdrobit (CaCO3) dintr-un siloz de depozitare într-un rezervor de alimentare agitat. Suspensia de calcar rezultată este apoi pompată în vasul de absorbție împreună cu gazele de ardere ale cazanului și aerul oxidant. Duzele de pulverizare furnizează picături fine de reactiv care apoi curg în contracurent către gazele de ardere care intră. SO2 din gazele de ardere reacţionează cu reactivul bogat în calciu pentru a forma sulfit de calciu (CaSO3) şi CO2. Aerul introdus în absorbant favorizează oxidarea CaSO3 la CaSO4 (forma dihidrat).

Reacțiile de bază ale LSFO sunt:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Suspensia oxidată se adună în partea inferioară a absorbantului și este ulterior reciclată împreună cu reactiv proaspăt înapoi în capturile duzei de pulverizare. O parte a fluxului de reciclare este retrasă în sistemul de manipulare a deșeurilor/produselor secundare, care constă în mod obișnuit din hidrocicloni, filtre cu tambur sau cu bandă și un rezervor agitat de reținere a apei uzate/lichior. Apele uzate din rezervorul de reținere sunt reciclate înapoi în rezervorul de alimentare cu reactiv de calcar sau într-un hidrociclon unde preaplinul este îndepărtat ca efluent.

Schema tipică a procesului de spălare umedă cu oxidare forțată de var/calcar

Sistemele LSFO umede pot atinge de obicei eficiențe de îndepărtare a SO2 de 95-97 la sută. Atingerea unor niveluri de peste 97,5% pentru a îndeplini cerințele de control al emisiilor este totuși dificilă, mai ales pentru instalațiile care folosesc cărbuni cu conținut ridicat de sulf. Pot fi adăugați catalizatori de magneziu sau calcarul poate fi calcinat la var cu reactivitate mai mare (CaO), dar astfel de modificări implică echipamente suplimentare ale instalației și costurile asociate cu forța de muncă și energie. De exemplu, calcinarea la var necesită instalarea unui cuptor de var separat. De asemenea, varul este ușor precipitat și acest lucru crește potențialul de formare a depunerilor de calcar în scruber.

Costul calcinării cu un cuptor de var poate fi redus prin injectarea directă a calcarului în cuptorul cazanului. În această abordare, varul generat în cazan este transportat împreună cu gazele de ardere în epurator. Problemele posibile includ murdărirea cazanului, interferența cu transferul de căldură și inactivarea calcarului din cauza supraarderii în cazan. Mai mult, varul reduce temperatura de curgere a cenușii topite în cazanele pe cărbune, rezultând depuneri solide care altfel nu ar apărea.

Deșeurile lichide din procesul LSFO sunt în mod obișnuit direcționate către iazurile de stabilizare împreună cu deșeurile lichide din altă parte a centralei electrice. Efluentul lichid umed FGD poate fi saturat cu compuși sulfiți și sulfati, iar considerentele de mediu limitează de obicei eliberarea acestuia în râuri, pâraie sau alte cursuri de apă. De asemenea, reciclarea apei reziduale/lichiorului înapoi la scruber poate duce la acumularea de săruri dizolvate de sodiu, potasiu, calciu, magneziu sau clorură. Aceste specii pot cristaliza în cele din urmă, cu excepția cazului în care este furnizată suficientă sângerare pentru a menține concentrațiile de sare dizolvată sub saturație. O problemă suplimentară este rata de decantare lentă a deșeurilor solide, care are ca rezultat necesitatea unor iazuri de stabilizare mari, cu volum mare. În condiții tipice, stratul depus într-un iaz de stabilizare poate conține 50% sau mai multă fază lichidă chiar și după câteva luni de depozitare.

Sulfatul de calciu recuperat din suspensia de reciclare a absorbantului poate fi bogat în calcar nereacționat și cenușă de sulfit de calciu. Acești contaminanți pot împiedica vânzarea sulfatului de calciu ca gips sintetic pentru utilizare în producția de plăci de perete, ipsos și ciment. Calcarul nereacționat este impuritatea predominantă găsită în gipsul sintetic și este, de asemenea, o impuritate comună în gipsul natural (extras). În timp ce calcarul în sine nu interferează cu proprietățile produselor finale ale plăcilor de perete, proprietățile sale abrazive prezintă probleme de uzură pentru echipamentele de prelucrare. Sulfitul de calciu este o impuritate nedorită în orice gips, deoarece dimensiunea particulelor sale fine pune probleme de detartrare și alte probleme de procesare, cum ar fi spălarea și deshidratarea prăjiturii.

Dacă solidele generate în procesul LSFO nu sunt comercializabile comercial ca gips sintetic, aceasta ridică o problemă considerabilă de eliminare a deșeurilor. Pentru un cazan de 1000 MW care arde 1% cărbune cu sulf, cantitatea de gips este de aproximativ 550 de tone (scurt)/zi. Pentru aceeași instalație care arde 2% cărbune sulfurat, producția de gips crește la aproximativ 1100 tone/zi. Adăugând aproximativ 1000 de tone/zi pentru producția de cenușă zburătoare, acest lucru aduce tonajul total al deșeurilor solide la aproximativ 1550 de tone/zi pentru cărbunele cu sulf de 1% și 2100 de tone/zi pentru cazul cu sulf de 2%.

Avantajele EADS

O alternativă tehnologică dovedită la spălarea LSFO înlocuiește calcarul cu amoniacul ca reactiv pentru îndepărtarea SO2. Componentele de măcinare, depozitare, manipulare și transport ale reactivului solid dintr-un sistem LSFO sunt înlocuite cu rezervoare simple de stocare pentru amoniac apos sau anhidru. Figura 2 prezintă o schemă de flux pentru sistemul EADS furnizat de JET Inc.

Amoniacul, gazele de ardere, aerul oxidant și apa de proces intră într-un absorbant care conține mai multe niveluri de duze de pulverizare. Duzele generează picături fine de reactiv care conține amoniac pentru a asigura contactul intim al reactivului cu gazele de ardere care intră, conform următoarelor reacții:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

SO2 din fluxul de gaze arse reacţionează cu amoniacul din jumătatea superioară a vasului pentru a produce sulfit de amoniu. Fundul vasului de absorbție servește ca un rezervor de oxidare în care aerul oxidează sulfitul de amoniu la sulfat de amoniu. Soluția de sulfat de amoniu rezultată este pompată înapoi la capturile duzei de pulverizare la mai multe niveluri în absorbant. Înainte ca gazele de ardere curățate să iasă din partea superioară a absorbantului, acestea trec printr-un dispozitiv de dezaburire care unește orice picături de lichid antrenate și captează particule fine.

Reacția amoniacului cu SO2 și oxidarea sulfitului la sulfat realizează o rată mare de utilizare a reactivului. Se produc patru kilograme de sulfat de amoniu pentru fiecare kilogram de amoniac consumat.

Ca și în cazul procesului LSFO, o parte din fluxul de reciclare reactiv/produs poate fi retrasă pentru a produce un produs secundar comercial. În sistemul EADS, soluția de produs de decolare este pompată într-un sistem de recuperare a solidelor constând dintr-un hidrociclon și centrifugare pentru a concentra produsul sulfat de amoniu înainte de uscare și ambalare. Toate lichidele (deversarea hidrociclonului și concentratul de centrifugare) sunt direcționate înapoi într-un rezervor de nămol și apoi reintroduse în fluxul de reciclare a sulfatului de amoniu absorbant.

• Sistemele EADS oferă eficiențe mai mari de îndepărtare a SO2 (>99%), ceea ce oferă centralelor electrice pe cărbune mai multă flexibilitate pentru a amesteca cărbuni mai ieftini, cu sulf mai mare.
• În timp ce sistemele LSFO creează 0,7 tone de CO2 pentru fiecare tonă de SO2 eliminată, procesul EADS nu produce CO2.
• Deoarece varul și calcarul sunt mai puțin reactive în comparație cu amoniacul pentru îndepărtarea SO2, este necesar un consum mai mare de apă de proces și energie de pompare pentru a obține rate de circulație ridicate. Acest lucru are ca rezultat costuri de operare mai mari pentru sistemele LSFO.
• Costurile de capital pentru sistemele EADS sunt similare cu cele pentru construirea unui sistem LSFO. După cum sa menționat mai sus, în timp ce sistemul EADS necesită echipamente de procesare și ambalare a subprodusului de sulfat de amoniu, instalațiile de preparare a reactivilor asociate cu LSFO nu sunt necesare pentru măcinare, manipulare și transport.

Cel mai distinctiv avantaj al EADS este eliminarea atât a deșeurilor lichide, cât și a celor solide. Tehnologia EADS este un proces fără descărcare de lichid, ceea ce înseamnă că nu este necesară tratarea apelor uzate. Produsul secundar de sulfat de amoniu solid este ușor de comercializat; sulfatul de amoniu este cel mai utilizat îngrășământ și componentă de îngrășământ din lume, cu o creștere a pieței la nivel mondial așteptată până în 2030. În plus, deși fabricarea sulfatului de amoniu necesită o centrifugă, uscător, transportor și echipamente de ambalare, aceste articole sunt neproprietate și comerciale. disponibil. În funcție de condițiile economice și de piață, îngrășământul cu sulfat de amoniu poate compensa costurile pentru desulfurarea gazelor de ardere pe bază de amoniac și poate oferi un profit substanțial.

Schema procesului eficient de desulfurare a amoniacului

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd este una dintre cele mai mari soluții de materiale ceramice cu carbură de siliciu din China. Ceramica tehnică SiC: duritatea lui Moh este 9 (duritatea New Moh este 13), cu rezistență excelentă la eroziune și coroziune, rezistență excelentă la abraziune și antioxidare. Durata de viață a produsului SiC este de 4 până la 5 ori mai mare decât materialul de 92% alumină. MOR al RBSiC este de 5 până la 7 ori mai mare decât al SNBSC, putând fi folosit pentru forme mai complexe. Procesul de ofertă este rapid, livrarea este așa cum a promis și calitatea este inegalabilă. Perseverăm mereu să ne provocăm obiectivele și să ne dăm inimile înapoi societății.