Tryska FGD z karbidu kremíka na odsírenie v elektrárni

Trysky absorbéra na odsírenie spalín (FGD).
Odstránenie oxidov síry, bežne označovaných ako SOx, z výfukových plynov pomocou alkalického činidla, ako je napríklad mokrá vápencová kaša.

Keď sa fosílne palivá používajú v spaľovacích procesoch na prevádzku kotlov, pecí alebo iných zariadení, majú potenciál 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 majú potenciál negatívne ovplyvňovať ľudské zdravie a životné prostredie. Kvôli týmto potenciálnym účinkom je kontrola tejto zlúčeniny v spalinách nevyhnutnou súčasťou uhoľných elektrární a iných priemyselných aplikácií.

Kvôli obavám z erózie, upchávania a usadenín je jedným z najspoľahlivejších systémov na kontrolu týchto emisií proces mokrého odsírenia spalín (FGD) s použitím vápenca, hydratovaného vápna, morskej vody alebo iného alkalického roztoku. Rozprašovacie dýzy sú schopné efektívne a spoľahlivo distribuovať tieto kaly do absorpčných veží. Vytvorením rovnomerných vzorov kvapôčok správnej veľkosti sú tieto dýzy schopné efektívne vytvárať povrchovú plochu potrebnú na správnu absorpciu a zároveň minimalizovať strhávanie pracieho roztoku do spalín.

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

Hustota a viskozita čistiaceho média
Požadovaná veľkosť kvapiek
Správna veľkosť kvapiek je nevyhnutná na zabezpečenie správnej miery absorpcie
Materiál trysky
Keďže spaliny sú často korozívne a čistiaca kvapalina je často kaša s vysokým obsahom pevných látok a abrazívnymi vlastnosťami, je dôležitý výber vhodného materiálu odolného voči korózii a opotrebovaniu.
Odolnosť proti upchatiu trysky
Keďže čistiaca kvapalina je často kal s vysokým obsahom pevných látok, je dôležitý výber trysky s ohľadom na odolnosť proti upchávaniu
Vzor striekania a umiestnenie trysky
Na zabezpečenie správnej absorpcie je dôležité úplné pokrytie prúdu plynu bez obtoku a dostatočný čas zotrvania
Veľkosť a typ pripojenia trysky
Požadované prietoky čistiacej kvapaliny
Dostupný pokles tlaku (∆P) cez trysku
∆P = prívodný tlak na vstupe dýzy – procesný tlak mimo dýzy
Naši skúsení inžinieri vám môžu pomôcť určiť, ktorá dýza bude fungovať tak, ako to vyžaduje vaše konštrukčné detaily
Bežné použitia trysiek s absorbérom FGD a odvetvia:
Uhoľné a iné elektrárne na fosílne palivá
Rafinérie ropy
Spaľovne komunálneho odpadu
Cementové pece
Taviči kovov

Materiálový list SiC

Nevýhody s vápnom / vápencom

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

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

Príprava činidla pozostáva z dopravy drveného vápenca (CaCO3) zo skladovacieho sila do miešanej napájacej nádrže. Výsledná vápencová kaša sa potom čerpá do nádoby absorbéra spolu so spalinami kotla a oxidačným vzduchom. Rozprašovacie dýzy dodávajú jemné kvapôčky činidla, ktoré potom prúdia protiprúdne k prichádzajúcim 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 recykluje spolu s čerstvým činidlom späť do hlavíc rozprašovacej dýzy. Časť recyklovaného prúdu sa odvádza do systému na manipuláciu s odpadom/vedľajším produktom, ktorý typicky pozostáva z hydrocyklónov, bubnových alebo pásových filtrov a miešacej nádrže na odpadovú vodu/kvapalinu. Odpadová voda zo zbernej nádrže sa recykluje späť do napájacej nádrže vápencového činidla alebo do hydrocyklónu, kde sa prepad odstraňuje ako odpadová voda.

Typická schéma procesu mokrého čistenia s núteným oxidovaním vápnom/vápencom

Mokré systémy LSFO zvyčajne dokážu dosiahnuť účinnosť odstraňovania SO2 95-97 percent. Dosiahnutie úrovne nad 97,5 percenta na splnenie požiadaviek na kontrolu emisií je však ťažké, 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 závodu a súvisiace náklady na prácu a energiu. Napríklad kalcinácia na vápno vyžaduje inštaláciu samostatnej vápennej pece. Vápno sa tiež ľahko zráža a to zvyšuje potenciál tvorby usadenín vodného kameňa v práčke.

Náklady na kalcináciu s vápennou pecou možno znížiť priamym vstrekovaním vápenca do pece kotla. Pri tomto prístupe sa vápno generované v kotli prenáša spolu so spalinami do práčky. Možné problémy zahŕňajú zanášanie kotla, rušenie prenosu tepla a inaktiváciu vápna v dôsledku prehorenia kotla. Okrem toho vápno znižuje prietokovú teplotu roztaveného popola v kotloch spaľujúcich uhlie, čo vedie k tvorbe pevných usadenín, ktoré by inak nevznikli.

Kvapalný odpad z procesu LSFO sa zvyčajne smeruje do stabilizačných nádrží spolu s kvapalným odpadom z iných častí elektrárne. Mokrý kvapalný odpad z FGD môže byť nasýtený siričitanmi a síranovými zlúčeninami a environmentálne hľadiská zvyčajne obmedzujú jeho uvoľňovanie do riek, potokov alebo iných vodných tokov. Recyklácia odpadovej vody/kvapalín späť do pračky môže tiež viesť k hromadeniu rozpustených sodných, draselných, vápenatých, horečnatých alebo chloridových solí. Tieto druhy môžu prípadne kryštalizovať, pokiaľ nie je zabezpečené dostatočné odvádzanie na udržanie koncentrácie rozpustenej soli pod nasýtením. Ďalším problémom je pomalá rýchlosť usadzovania pevných látok, čo vedie k potrebe veľkých, veľkoobjemových stabilizačných nádrží. V typických podmienkach môže usadená vrstva v stabilizačnom jazierku 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 siričitanu vápenatého. Tieto nečistoty môžu zabrániť tomu, aby sa síran vápenatý predával ako syntetická sadra na použitie pri výrobe stenových dosiek, omietok a cementu. Nezreagovaný vápenec je prevládajúca nečistota nachádzajúca sa v syntetickej sadre a je tiež bežnou nečistotou v prírodnej (ťaženej) sadre. Zatiaľ čo samotný vápenec nezasahuje do vlastností konečných produktov nástenných dosiek, jeho abrazívne vlastnosti predstavujú problémy s opotrebovaním spracovateľského zariadenia. Siričitan vápenatý je nežiaducou nečistotou v akejkoľvek sadre, pretože jeho jemné častice spôsobujú problémy s tvorbou vodného kameňa a iné problémy so spracovaním, ako je umývanie koláčov a odvodňovanie.

Ak pevné látky vznikajúce v procese LSFO nie sú komerčne predajné ako syntetická sadra, predstavuje to veľký problém s likvidáciou odpadu. Pre 1000 MW kotol spaľujúci 1 percento sírneho uhlia je množstvo sadry približne 550 ton (krátko)/deň. V tom istom závode spaľujúcom 2-percentné sírne uhlie sa produkcia sadry zvyšuje na približne 1100 ton/deň. Pridaním približne 1 000 ton/deň na produkciu popolčeka to vedie k celkovej tonáži tuhého odpadu na približne 1 550 ton/deň v prípade uhlia s 1 percentom síry a 2 100 ton/deň v prípade uhlia s obsahom 2 percent síry.

Výhody EADS

Osvedčená technologická alternatíva k praniu LSFO nahrádza vápenec amoniakom ako činidlom na odstraňovanie SO2. Komponenty na mletie, skladovanie, manipuláciu a transport pevných činidiel v systéme LSFO sú nahradené jednoduchými zásobníkmi na vodný alebo bezvodý amoniak. Obrázok 2 zobrazuje schému toku pre systém EADS poskytovaný spoločnosťou JET Inc.

Amoniak, spaliny, oxidačný vzduch a procesná voda vstupujú do absorbéra, ktorý obsahuje niekoľko úrovní rozprašovacích trysiek. Dýzy vytvárajú jemné kvapôčky činidla obsahujúceho amoniak, aby sa zabezpečil tesný kontakt činidla s privádzanými spalinami podľa nasledujúcich reakcií:

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

(2) (NH4)2S03 + 1/202 -> (NH4)2S04

SO2 v prúde spalín reaguje s amoniakom v hornej polovici nádoby za vzniku siričitanu amónneho. Dno nádoby absorbéra slúži ako oxidačná nádrž, kde vzduch oxiduje siričitan amónny na síran amónny. Výsledný roztok síranu amónneho sa čerpá späť do rozprašovacích dýz na viacerých úrovniach v absorbéri. Predtým, ako vyčistené spaliny opustia hornú časť absorbéra, prechádzajú cez odhmlievač, ktorý spája všetky unášané kvapky kvapaliny a zachytáva jemné častice.

Reakciou amoniaku s SO2 a oxidáciou siričitanu na síran sa dosahuje vysoká miera využitia činidla. Na každú libru spotrebovaného amoniaku sa vyrobia štyri libry síranu amónneho.

Ako pri procese LSFO, časť recyklovaného prúdu činidla/produktu sa môže odobrať, aby sa vytvoril komerčný vedľajší produkt. V systéme EADS sa roztok odobratého produktu čerpá do systému na regeneráciu pevných látok, ktorý pozostáva z hydrocyklónu a odstredivky na zahustenie produktu síranu amónneho pred sušením a balením. Všetky kvapaliny (prepad hydrocyklónu a centrifúg odstredivky) sa nasmerujú späť do kalovej nádrže a potom sa znova zavedú do recyklačného prúdu síranu amónneho absorbéra.

• 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.
• Pretože vápno a vápenec sú pri odstraňovaní SO2 menej reaktívne v porovnaní s amoniakom, na dosiahnutie vysokých rýchlostí cirkulácie 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 konštrukciu systému LSFO. Ako je uvedené vyššie, zatiaľ čo systém EADS vyžaduje zariadenie na spracovanie a balenie vedľajších produktov síranu amónneho, zariadenia na prípravu činidla spojené s LSFO nie sú potrebné na mletie, manipuláciu a prepravu.

Najvýraznejšou výhodou EADS je eliminácia tekutých aj pevných odpadov. Technológia EADS je proces s nulovým vypúšťaním kvapaliny, čo znamená, že nie je potrebné žiadne čistenie odpadových vôd. Tuhý vedľajší produkt síranu amónneho je ľahko predajný; síran amónny je najpoužívanejším hnojivom a zložkou hnojív na svete, pričom rast celosvetového trhu sa očakáva do roku 2030. Okrem toho, zatiaľ čo výroba síranu amónneho si vyžaduje odstredivku, sušičku, dopravník a baliace zariadenie, tieto položky sú nechránené a komerčne dostupné k dispozícii. V závislosti od ekonomických a trhových podmienok môže hnojivo na báze síranu amónneho kompenzovať náklady na odsírenie spalín na báze amoniaku a potenciálne poskytnúť značný zisk.

Schéma procesu efektívneho odsírenia amoniaku

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd je jedným z najväčších riešení nových materiálov z keramiky z karbidu kremíka v Číne. Technická keramika SiC: Mohova tvrdosť je 9 (Nová Mohova tvrdosť je 13), s vynikajúcou odolnosťou proti erózii a korózii, vynikajúcou oteruvzdornosťou a antioxidáciou. Životnosť SiC produktu je 4- až 5-krát dlhšia ako životnosť 92% oxidu hlinitého. MOR RBSiC je 5 až 7-krát väčší ako SNBSC, dá sa použiť na zložitejšie tvary. Proces cenovej ponuky je rýchly, dodávka je sľúbená a kvalita je bezkonkurenčná. Vždy vytrvalo spochybňujeme naše ciele a vraciame naše srdcia spoločnosti.