Форсунка из карбида кремния для десульфурации на электростанции

Сопла абсорбера для десульфурации дымовых газов (FGD)
Удаление оксидов серы, обычно называемых SOx, из выхлопных газов с помощью щелочного реагента, например, влажного известнякового шлама.

Когда ископаемое топливо используется в процессах сгорания для работы котлов, печей или другого оборудования, оно может выделять SO2 или SO3 как часть выхлопного газа. Эти оксиды серы легко реагируют с другими элементами, образуя вредные соединения, такие как серная кислота, и могут негативно влиять на здоровье человека и окружающую среду. Из-за этих потенциальных эффектов контроль этого соединения в дымовых газах является неотъемлемой частью угольных электростанций и других промышленных применений.

Из-за проблем с эрозией, закупоркой и накоплением одной из самых надежных систем для контроля этих выбросов является процесс мокрой десульфуризации дымовых газов (FGD) в открытой башне с использованием известняка, гашеной извести, морской воды или другого щелочного раствора. Распылительные форсунки способны эффективно и надежно распределять эти пульпы в абсорбционные башни. Создавая равномерные узоры из капель правильного размера, эти форсунки способны эффективно создавать площадь поверхности, необходимую для надлежащего поглощения, при этом сводя к минимуму унос промывочного раствора в дымовой газ.

Выбор насадки абсорбера FGD:
Важные факторы, которые следует учитывать:

Плотность и вязкость очищающей среды
Требуемый размер капли
Правильный размер капель имеет решающее значение для обеспечения надлежащей скорости всасывания.
Материал сопла
Поскольку дымовой газ часто является едким, а очищающая жидкость часто представляет собой пульпу с высоким содержанием твердых частиц и абразивными свойствами, важен выбор подходящего коррозионно- и износостойкого материала.
Сопротивление засорению форсунок
Поскольку очищающая жидкость часто представляет собой пульпу с высоким содержанием твердых частиц, важен выбор насадки с учетом ее устойчивости к засорению.
Схема распыления и размещение форсунок
Для обеспечения надлежащего поглощения важен полный охват газового потока без обхода и достаточное время пребывания.
Размер и тип соединения сопла
Требуемые скорости потока очищающей жидкости
Доступный перепад давления (∆P) на сопле
∆P = давление подачи на входе в сопло – давление процесса снаружи сопла
Наши опытные инженеры помогут определить, какое сопло будет работать в соответствии с вашими проектными данными.
Распространенные области применения и отрасли промышленности насадок-абсорберов FGD:
Электростанции, работающие на угле и других видах ископаемого топлива
Нефтеперерабатывающие заводы
Мусоросжигательные заводы для муниципальных отходов
Печи для обжига цемента
Металлургические заводы

Технические характеристики материала SiC

Недостатки извести/известняка

Как показано на рисунке 1, системы FGD, использующие принудительное окисление извести/известняка (LSFO), включают три основные подсистемы:

• Подготовка, обращение и хранение реагентов
• Сосуд абсорбера
• Обработка отходов и побочных продуктов

Подготовка реагента заключается в транспортировке измельченного известняка (CaCO3) из силоса для хранения в перемешиваемый питательный резервуар. Полученная известняковая пульпа затем перекачивается в сосуд абсорбера вместе с дымовыми газами котла и окисляющим воздухом. Распылительные форсунки подают мелкие капли реагента, которые затем текут противотоком к входящему дымовому газу. SO2 в дымовом газе реагирует с богатым кальцием реагентом, образуя сульфит кальция (CaSO3) и CO2. Воздух, введенный в абсорбер, способствует окислению CaSO3 до CaSO4 (дигидратная форма).

Основные реакции LSFO:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Окисленная пульпа собирается на дне абсорбера и затем рециркулируется вместе со свежим реагентом обратно в коллекторы распылительных форсунок. Часть потока рециркуляции отводится в систему обработки отходов/побочных продуктов, которая обычно состоит из гидроциклонов, барабанных или ленточных фильтров и перемешиваемого резервуара для сбора сточных вод/щелочи. Сточные воды из резервуара рециркулируются обратно в резервуар подачи известнякового реагента или в гидроциклон, где перелив удаляется как сток.

Типичная схема процесса мокрой очистки с принудительным окислением извести/известняка

Системы мокрого LSFO обычно могут достигать эффективности удаления SO2 95-97 процентов. Однако достижение уровней выше 97,5 процентов для соответствия требованиям контроля выбросов является сложной задачей, особенно для заводов, использующих угли с высоким содержанием серы. Можно добавлять магниевые катализаторы или прокаливать известняк до извести с более высокой реакционной способностью (CaO), но такие модификации требуют дополнительного оборудования завода и связанных с этим затрат на рабочую силу и электроэнергию. Например, прокаливание до извести требует установки отдельной известковой печи. Кроме того, известь легко осаждается, и это увеличивает вероятность образования отложений накипи в скруббере.

Стоимость кальцинации в известковой печи можно снизить путем прямого впрыскивания известняка в топку котла. При таком подходе известь, образующаяся в котле, переносится с дымовыми газами в скруббер. Возможные проблемы включают загрязнение котла, помехи теплопередаче и инактивацию извести из-за пережога в котле. Более того, известь снижает температуру потока расплавленной золы в угольных котлах, что приводит к образованию твердых отложений, которые в противном случае не возникли бы.

Жидкие отходы процесса LSFO обычно направляются в стабилизационные пруды вместе с жидкими отходами из других мест на электростанции. Влажный жидкий сток FGD может быть насыщен сульфитными и сульфатными соединениями, и экологические соображения обычно ограничивают его сброс в реки, ручьи или другие водотоки. Кроме того, рециркуляция сточных вод/жидкостей обратно в скруббер может привести к накоплению растворенных солей натрия, калия, кальция, магния или хлорида. Эти виды могут в конечном итоге кристаллизоваться, если не обеспечить достаточный отвод для поддержания концентрации растворенных солей ниже насыщения. Дополнительной проблемой является медленная скорость осаждения твердых отходов, что приводит к необходимости в больших стабилизационных прудах большого объема. В типичных условиях отстоявшийся слой в стабилизационном пруду может содержать 50 процентов или более жидкой фазы даже после нескольких месяцев хранения.

Сульфат кальция, извлеченный из шлама вторичного использования абсорбера, может содержать большое количество непрореагировавшего известняка и золы сульфита кальция. Эти загрязняющие вещества могут помешать продаже сульфата кальция в качестве синтетического гипса для использования в производстве стеновых панелей, штукатурки и цемента. Непрореагировавший известняк является преобладающей примесью, обнаруженной в синтетическом гипсе, а также распространенной примесью в природном (добываемом) гипсе. Хотя сам известняк не влияет на свойства конечных продуктов стеновых панелей, его абразивные свойства создают проблемы износа для технологического оборудования. Сульфит кальция является нежелательной примесью в любом гипсе, поскольку его мелкий размер частиц создает проблемы с образованием накипи и другие проблемы обработки, такие как промывка осадка и обезвоживание.

Если твердые частицы, образующиеся в процессе LSFO, не продаются на рынке в качестве синтетического гипса, это создает значительную проблему утилизации отходов. Для котла мощностью 1000 МВт, сжигающего 1 процент сернистого угля, количество гипса составляет приблизительно 550 тонн (коротких)/день. Для того же завода, сжигающего 2 процента сернистого угля, производство гипса увеличивается приблизительно до 1100 тонн/день. Добавив около 1000 тонн/день для производства летучей золы, это доводит общий тоннаж твердых отходов до приблизительно 1550 тонн/день для случая 1 процента сернистого угля и 2100 тонн/день для случая 2 процентов сернистого угля.

Преимущества EADS

Проверенная технология, альтернативная очистке LSFO, заменяет известняк на аммиак в качестве реагента для удаления SO2. Компоненты измельчения, хранения, обработки и транспортировки твердого реагента в системе LSFO заменяются простыми резервуарами для хранения водного или безводного аммиака. На рисунке 2 показана схема потока для системы EADS, предоставленная JET Inc.

Аммиак, дымовой газ, окисляющий воздух и технологическая вода поступают в абсорбер, содержащий несколько уровней распылительных форсунок. Форсунки генерируют мелкие капли реагента, содержащего аммиак, для обеспечения тесного контакта реагента с входящим дымовым газом в соответствии со следующими реакциями:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

SO2 в потоке дымового газа реагирует с аммиаком в верхней половине сосуда, образуя сульфит аммония. Дно сосуда абсорбера служит в качестве окислительного резервуара, где воздух окисляет сульфит аммония до сульфата аммония. Полученный раствор сульфата аммония перекачивается обратно в коллекторы распылительных форсунок на нескольких уровнях в абсорбере. Перед тем, как очищенный дымовой газ выйдет из верхней части абсорбера, он проходит через каплеуловитель, который коалесцирует любые захваченные капли жидкости и улавливает мелкие частицы.

Реакция аммиака с SO2 и окисление сульфита до сульфата обеспечивает высокую степень использования реагента. На каждый фунт потребленного аммиака производится четыре фунта сульфата аммония.

Как и в случае с процессом LSFO, часть потока рециркуляции реагента/продукта может быть отведена для получения коммерческого побочного продукта. В системе EADS раствор отбираемого продукта перекачивается в систему извлечения твердых веществ, состоящую из гидроциклона и центрифуги, для концентрирования продукта сульфата аммония перед сушкой и упаковкой. Все жидкости (слив гидроциклона и концентрат центрифуги) направляются обратно в шламовый бак, а затем повторно вводятся в поток рециркуляции сульфата аммония абсорбера.

• Системы EADS обеспечивают более высокую эффективность удаления SO2 (>99%), что дает угольным электростанциям большую гибкость для смешивания более дешевых углей с высоким содержанием серы.
• В то время как системы LSFO создают 0,7 тонны CO2 на каждую удаленную тонну SO2, процесс EADS не производит CO2.
• Поскольку известь и известняк менее реакционноспособны по сравнению с аммиаком для удаления SO2, для достижения высоких скоростей циркуляции требуется более высокий расход технологической воды и энергии на перекачку. Это приводит к более высоким эксплуатационным расходам для систем LSFO.
• Капитальные затраты на системы EADS аналогичны затратам на строительство системы LSFO. Как отмечено выше, в то время как система EADS требует оборудования для переработки и упаковки побочных продуктов сульфата аммония, установки для подготовки реагентов, связанные с LSFO, не требуются для измельчения, обработки и транспортировки.

Самым отличительным преимуществом EADS является устранение как жидких, так и твердых отходов. Технология EADS представляет собой процесс с нулевым сбросом жидкости, что означает, что не требуется очистка сточных вод. Твердый побочный продукт сульфата аммония легко реализуется; сульфат аммония является наиболее используемым удобрением и компонентом удобрений в мире, и ожидается, что рост мирового рынка будет продолжаться до 2030 года. Кроме того, хотя для производства сульфата аммония требуются центрифуга, сушилка, конвейер и упаковочное оборудование, эти элементы не являются патентованными и имеются в продаже. В зависимости от экономических и рыночных условий удобрение сульфат аммония может компенсировать затраты на десульфуризацию дымовых газов на основе аммиака и потенциально обеспечить существенную прибыль.

Схема эффективного процесса десульфурации аммиака

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd. является одним из крупнейших решений в области новых материалов из карбида кремния в Китае. Техническая керамика SiC: твердость по шкале Мооса составляет 9 (новая твердость по шкале Мооса составляет 13), с превосходной устойчивостью к эрозии и коррозии, превосходной стойкостью к истиранию и антиокислительными свойствами. Срок службы продукта SiC в 4–5 раз больше, чем у 92% оксида алюминия. MOR RBSiC в 5–7 раз больше, чем у SNBSC, его можно использовать для более сложных форм. Процесс составления сметы быстрый, доставка соответствует обещаниям, а качество не имеет себе равных. Мы всегда упорно ставим перед собой цели и отдаем свои сердца обществу.