Tryska z karbidu kremíka FGD na odsirenie v elektrárni

Absorpčné trysky odsirenia spalín (FGD)
Odstraňovanie oxidov síry, bežne označovaných ako SOx, z výfukových plynov pomocou alkalického činidla, ako je napríklad vlhká vápencová suspenzia.

Keď sa fosílne palivá používajú v procesoch spaľovania na prevádzku kotlov, pecí alebo iných zariadení, môžu uvoľňovať SO2 alebo SO3 ako súčasť výfukových plynov. Tieto oxidy síry ľahko reagujú s inými prvkami za vzniku škodlivých zlúčenín, ako je kyselina sírová, a môžu negatívne ovplyvniť ľudské zdravie a životné prostredie. Vzhľadom na tieto potenciálne účinky je kontrola tejto zlúčeniny v spalinách nevyhnutnou súčasťou uhoľných elektrární a iných priemyselných aplikácií.

Vzhľadom na obavy z erózie, upchávania a hromadenia usadenín je jedným z najspoľahlivejších systémov na kontrolu týchto emisií proces mokrého odsirovania spalín (FGD) v otvorenej veži s použitím vápenca, hydratovaného vápna, morskej vody alebo iného alkalického roztoku. Rozprašovacie trysky dokážu efektívne a spoľahlivo distribuovať tieto suspenzie do absorpčných veží. Vytvorením rovnomerných vzorov kvapôčok správnej veľkosti sú tieto trysky schopné efektívne vytvoriť povrch potrebnú pre správnu absorpciu a zároveň minimalizovať strhávanie pracieho roztoku do spalín.

Výber absorpčnej trysky FGD:
Dôležité faktory, ktoré treba zvážiť:

Hustota a viskozita pracieho média
Požadovaná veľkosť kvapiek
Správna veľkosť kvapiek je nevyhnutná pre zabezpečenie správnej rýchlosti absorpcie
Materiál trysky
Keďže spaliny sú často korozívne a čistiaca kvapalina je často suspenzia s vysokým obsahom pevných látok a abrazívnymi vlastnosťami, je dôležitý výber vhodného materiálu odolného voči korózii a opotrebovaniu.
Odolnosť proti upchávaniu trysky
Keďže čistiaca kvapalina je často suspenzia s vysokým obsahom pevných látok, je dôležitý výber trysky s ohľadom na odolnosť voči upchávaniu.
Vzor a umiestnenie trysky
Na zabezpečenie správnej absorpcie je dôležité úplné pokrytie prúdu plynu bez obtoku a dostatočný čas zdržania.
Veľkosť a typ pripojenia trysky
Požadované prietoky čistiacej kvapaliny
Dostupný pokles tlaku (∆P) na tryske
∆P = tlak napájania na vstupe do trysky – procesný tlak mimo trysky
Naši skúsení inžinieri vám pomôžu určiť, ktorá tryska bude fungovať podľa požiadaviek s ohľadom na vaše konštrukčné detaily.
Bežné použitie a odvetvia absorpčných trysiek FGD:
Uhoľné a iné elektrárne na fosílne palivá
Ropné rafinérie
Spaľovne komunálneho odpadu
Cementové pece
Taviarne kovov

Materiálový list SiC

Nevýhody vápna/vápenca

Ako je znázornené na obrázku 1, systémy FGD využívajúce nútenú oxidáciu vápnom/vápencom (LSFO) zahŕňajú tri hlavné podsystémy:

• Príprava, manipulácia a skladovanie činidiel
• Absorpčná nádoba
• Nakladanie s odpadom a vedľajšími produktmi

Príprava činidla spočíva v doprave drveného vápenca (CaCO3) zo skladovacieho sila do miešanej napájacej nádrže. Výsledná vápencová suspenzia sa potom čerpá do absorpčnej nádoby spolu so spalinami z kotla a oxidačným vzduchom. Rozprašovacie trysky dodávajú jemné kvapôčky činidla, ktoré potom prúdia protiprúdom k privádzaným spalinám. SO2 v spalinách reaguje s činidlom bohatým na vápnik za vzniku siričitanu vápenatého (CaSO3) a CO2. Vzduch privádzaný do absorbéra podporuje oxidáciu CaSO3 na CaSO4 (dihydrátová forma).

Základné reakcie LSFO sú:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Oxidovaná suspenzia sa zhromažďuje na dne absorbéra a následne sa spolu s čerstvým činidlom recykluje späť do rozprašovacích trysiek. Časť recyklovaného prúdu sa odvádza do systému manipulácie s odpadom/vedľajšími produktmi, ktorý zvyčajne pozostáva z hydrocyklónov, bubnových alebo pásových filtrov a miešanej zbernej nádrže na odpadovú vodu/kvapaliny. Odpadová voda zo zbernej nádrže sa recykluje späť do nádrže na vápencové činidlo alebo do hydrocyklónu, kde sa prepad odvádza ako odpadová voda.

Schéma typického procesu mokrého prania s nútenou oxidáciou vápna/vápenca

Mokré systémy LSFO zvyčajne dokážu dosiahnuť účinnosť odstraňovania SO2 95 – 97 percent. Dosiahnutie úrovní nad 97,5 percenta na splnenie požiadaviek na kontrolu emisií je však náročné, najmä pre zariadenia používajúce uhlie s vysokým obsahom síry. Môžu sa pridať horčíkové katalyzátory alebo sa vápenec môže kalcinovať na vápno s vyššou reaktivitou (CaO), ale takéto úpravy zahŕňajú dodatočné vybavenie zariadenia a súvisiace náklady na pracovnú silu a energiu. Napríklad kalcinácia na vápno si vyžaduje inštaláciu samostatnej vápennej pece. Vápno sa tiež ľahko vyzráža, čo zvyšuje potenciál tvorby vodného kameňa v skrubri.

Náklady na kalcináciu vo vápennej peci možno znížiť priamym vstrekovaním vápenca do pece kotla. Pri tomto prístupe sa vápno vytvorené v kotli prenáša spolu s dymovými plynmi do pračky. Medzi možné problémy patrí znečistenie kotla, narušenie prenosu tepla a inaktivácia vápna v dôsledku nadmerného spaľovania v kotli. Vápno navyše znižuje teplotu prietoku roztaveného popola v kotloch na uhlie, čo vedie k pevným usadeninám, ktoré by inak nevznikali.

Kvapalný odpad z procesu LSFO sa typicky smeruje do stabilizačných nádrží spolu s kvapalným odpadom z iných častí elektrárne. Mokrý kvapalný odpad z FGD môže byť nasýtený siričitanovými a síranovými zlúčeninami a environmentálne aspekty zvyčajne obmedzujú jeho vypúšťanie do riek, potokov alebo iných vodných tokov. Recyklácia odpadovej vody/kvapalného roztoku späť do skrubra môže tiež viesť k hromadeniu rozpustených sodných, draselných, vápenatých, horečnatých alebo chloridových solí. Tieto látky môžu nakoniec kryštalizovať, pokiaľ nie je zabezpečené dostatočné odvzdušnenie, aby sa koncentrácie rozpustených solí udržali pod nasýtením. Ďalším problémom je pomalá rýchlosť usadzovania pevných látok z odpadu, čo vedie k potrebe veľkých stabilizačných nádrží s vysokým objemom. Za typických podmienok môže usadená vrstva v stabilizačnej nádrži obsahovať 50 percent alebo viac kvapalnej fázy aj po niekoľkých mesiacoch skladovania.

Síran vápenatý získaný z recyklovanej suspenzie absorbéra môže mať vysoký obsah nezreagovaného vápenca a popola zo siričitanu vápenatého. Tieto kontaminanty môžu brániť predaju síranu vápenatého ako syntetickej sadry na použitie pri výrobe dosiek, sadry a cementu. Nezreagovaný vápenec je prevládajúcou nečistotou nachádzajúcou sa v syntetickej sadre a je tiež bežnou nečistotou v prírodnej (ťaženej) sadre. Zatiaľ čo samotný vápenec neovplyvňuje vlastnosti konečných výrobkov zo sadrových dosiek, jeho abrazívne vlastnosti predstavujú problémy s opotrebovaním spracovateľských zariadení. Siričitan vápenatý je nežiaduca nečistota v akejkoľvek sadre, pretože jeho jemná veľkosť častíc spôsobuje problémy s usadzovaním a ďalšie problémy so spracovaním, ako je pranie a odvodňovanie koláča.

Ak tuhé látky vznikajúce v procese LSFO nie sú komerčne predajné ako syntetický sadrovec, predstavuje to značný problém s likvidáciou odpadu. Pre kotol s výkonom 1 000 MW spaľujúci 1-percentné sírne uhlie je množstvo sadry približne 550 ton (krátko)/deň. Pre tú istú elektráreň spaľujúcu 2-percentné sírne uhlie sa produkcia sadry zvýši na približne 1 100 ton/deň. Pridaním približne 1 000 ton/deň na produkciu popolčeka sa celkové množstvo tuhého odpadu zvýši na približne 1 550 ton/deň v prípade 1-percentného sírneho uhlia a 2 100 ton/deň v prípade 2-percentného sírneho uhlia.

Výhody EADS

Osvedčená technologická alternatíva k praniu LSFO nahrádza vápenec amoniakom ako činidlom na odstraňovanie SO2. Komponenty mletia, skladovania, manipulácie a prepravy tuhého činidla v systéme LSFO sú nahradené jednoduchými skladovacími nádržami na vodný alebo bezvodý amoniak. Obrázok 2 znázorňuje schému toku pre systém EADS, ktorý poskytuje spoločnosť JET Inc.

Amoniak, spaliny, oxidačný vzduch a procesná voda vstupujú do absorbéra obsahujúceho viacero úrovní rozprašovacích trysiek. Trysky generujú jemné kvapôčky činidla obsahujúceho amoniak, aby sa zabezpečil blízky kontakt činidla s prichádzajúcimi spalinami podľa nasledujúcich reakcií:

(1) S02 + 2NH3 + H2O -> (NH4)2S03

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

SO2 v prúde spalín reaguje s amoniakom v hornej polovici nádoby za vzniku siričitanu amónneho. Spodná časť absorpčnej nádoby slúži ako oxidačná nádrž, kde vzduch oxiduje siričitan amónny na síran amónny. Výsledný roztok síranu amónneho sa čerpá späť do rozprašovacích trysiek na viacerých úrovniach v absorbéri. Predtým, ako prečistené spaliny opustia hornú časť absorbéra, prechádzajú odlučovačom, ktorý zhlukuje všetky unášané kvapôčky kvapaliny a zachytáva jemné častice.

Reakcia amoniaku s SO2 a oxidácia siričitanu na síran dosahuje vysokú mieru využitia činidla. Na každú libru spotrebovaného amoniaku sa vyprodukujú štyri libry síranu amónneho.

Rovnako ako v prípade procesu LSFO, časť recyklovaného prúdu činidla/produktu sa môže odobrať na výrobu komerčného vedľajšieho produktu. V systéme EADS sa roztok odoberaného produktu čerpá do systému na regeneráciu pevných látok pozostávajúceho z hydrocyklónu a odstredivky, aby sa produkt síranu amónneho zakoncentroval pred sušením a balením. Všetky kvapaliny (prepad hydrocyklónu a koncentrát odstredivky) sa odvádzajú späť do kalovej nádrže a potom sa opäť zavádzajú do recyklovaného prúdu síranu amónneho v absorbéri.

• Systémy EADS poskytujú vyššiu účinnosť odstraňovania SO2 (> 99 %), čo dáva uhoľným elektrárňam väčšiu flexibilitu pri miešaní lacnejšieho uhlia s vyšším obsahom síry.
• Zatiaľ čo systémy LSFO vytvárajú 0,7 tony CO2 na každú tonu odstráneného SO2, proces EADS neprodukuje žiadny CO2.
• Keďže vápno a vápenec sú v porovnaní s amoniakom menej reaktívne pri odstraňovaní SO2, na dosiahnutie vysokých cirkulačných rýchlostí je potrebná vyššia spotreba procesnej vody a čerpacej energie. To má za následok vyššie prevádzkové náklady systémov LSFO.
• Kapitálové náklady na systémy EADS sú podobné ako náklady na výstavbu systému LSFO. Ako je uvedené vyššie, zatiaľ čo systém EADS vyžaduje zariadenie na spracovanie a balenie vedľajšieho produktu síranu amónneho, zariadenia na prípravu činidiel spojené s LSFO nie sú potrebné na mletie, manipuláciu a prepravu.

Najvýraznejšou výhodou EADS je eliminácia kvapalného aj pevného odpadu. Technológia EADS je proces s nulovým vypúšťaním kvapalín, čo znamená, že nie je potrebné čistenie odpadových vôd. Vedľajší produkt, pevný síran amónny, je ľahko predajný; síran amónny je najpoužívanejším hnojivom a zložkou hnojív na svete, pričom sa očakáva celosvetový rast trhu do roku 2030. Okrem toho, hoci výroba síranu amónneho vyžaduje odstredivku, sušičku, dopravník a baliace zariadenie, tieto položky nie sú chránené a sú komerčne dostupné. V závislosti od ekonomických a trhových podmienok môže hnojivo na báze síranu amónneho kompenzovať náklady na odsirenie spalín na báze amoniaku a potenciálne priniesť značný zisk.

Schéma efektívneho procesu odsirenia amoniaku

Spoločnosť Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd. je jedným z najväčších dodávateľov nových materiálov na báze karbidu kremíka v Číne. Technická keramika SiC: Mohsova tvrdosť je 9 (nová Mohsova tvrdosť je 13), s vynikajúcou odolnosťou voči erózii a korózii, vynikajúcou odolnosťou proti oderu a antioxidácii. Životnosť produktu SiC je 4 až 5-krát dlhšia ako u materiálu s 92 % oxidu hlinitého. MOR RBSiC je 5 až 7-krát vyššia ako SNBSC, takže je možné ho použiť na zložitejšie tvary. Proces cenovej ponuky je rýchly, dodanie je sľúbené a kvalita je bezkonkurenčná. Vždy vytrvalo dosahujeme naše ciele a vracáme svoje srdcia späť spoločnosti.