Förbränning av kol i kraftanläggningar producerar fast avfall, såsom bottenaska och flygaska, och rökgas som släpps ut i atmosfären. Många anläggningar är skyldiga att avlägsna SOx-utsläpp från rökgasen med hjälp av rökgasavsvavlingssystem (FGD). De tre ledande FGD-teknikerna som används i USA är våtskrubber (85 % av installationerna), torrskrubber (12 %) och injektion av torr sorbent (3 %). Våtskrubber tar vanligtvis bort mer än 90 % av SOx, jämfört med torrskrubber, som tar bort 80 %. Denna artikel presenterar den senaste tekniken för att behandla avloppsvatten som genereras av våtskrubber.FGD-system.
Grunderna i våt FGD
Våta FGD-tekniker har gemensamt en slurryreaktorsektion och en avvattningssektion för fasta ämnen. Olika typer av absorbatorer har använts, inklusive packade och trågtorn, venturi-skrubbrar och sprayskrubbrar i reaktorsektionen. Absorbatorerna neutraliserar de sura gaserna med en alkalisk slurry av kalk, natriumhydroxid eller kalksten. Av ett antal ekonomiska skäl tenderar nyare skrubbrar att använda kalkstensslurry.
När kalksten reagerar med SOx under absorbatorns reducerande förhållanden omvandlas SO2 (huvudkomponenten i SOx) till sulfit, och en uppslamning rik på kalciumsulfit produceras. Tidigare FGD-system (benämnda naturlig oxidation eller inhiberade oxidationssystem) producerade en kalciumsulfitbiprodukt. NyareFGD-systemanvända en oxidationsreaktor där kalciumsulfituppslamningen omvandlas till kalciumsulfat (gips); dessa kallas kalkstensforseglingssystem (LSFO).
Typiska moderna LSFO FGD-system använder antingen en spraytornsabsorbator med en integrerad oxidationsreaktor i basen (Figur 1) eller ett jetbubblarsystem. I båda absorberas gasen i en kalkstensslamning under anoxiska förhållanden; slammet passerar sedan till en aerob reaktor eller reaktionszon, där sulfit omvandlas till sulfat och gips fälls ut. Den hydrauliska uppehållstiden i oxidationsreaktorn är cirka 20 minuter.
1. FGD-system med forcerad oxidation av kalksten (LSFO) i spraykolonn. I en LSFO-skrubber passerar slammet till en reaktor, där luft tillsätts för att forcera oxidation av sulfit till sulfat. Denna oxidation verkar omvandla selenit till selenat, vilket resulterar i svårigheter vid senare behandling. Källa: CH2M HILL
Dessa system arbetar vanligtvis med suspenderade ämnen på 14 % till 18 %. Suspenderade ämnen består av fina och grova gipsämnen, flygaska och inert material som tillförs med kalkstenen. När de fasta ämnena når en övre gräns spolas uppslamningen bort. De flesta LSFO FGD-system använder mekanisk separation och avvattningssystem för att separera gips och andra fasta ämnen från spolvattnet (Figur 2).
2. Avvattningssystem för gips med FGD-rening. I ett typiskt gipsavvattningssystem klassificeras, eller separeras, partiklarna i reningen i grova och fina fraktioner. Fina partiklar separeras i överflödet från hydroklonen för att producera ett underflöde som mestadels består av stora gipskristaller (för potentiell försäljning) som kan avvattnas till en låg fukthalt med ett vakuumbandavvattningssystem. Källa: CH2M HILL
Vissa system för avvattning av fasta ämnen använder förtjockningsmedel eller sedimenteringsdammar för klassificering och avvattning av fasta ämnen, och vissa använder centrifuger eller roterande vakuumtrummavvattningssystem, men de flesta nya system använder hydrokloner och vakuumband. Vissa kan använda två hydrokloner i serie för att öka borttagningen av fasta ämnen i avvattningssystemet. En del av hydroklonöverflödet kan återföras till avvattningssystemet för att minska avloppsvattenflödet.
Spolning kan också initieras när det finns en ansamling av klorider i FGD-slammet, vilket är nödvändigt på grund av begränsningar som införs av korrosionsbeständigheten hos FGD-systemets konstruktionsmaterial.
Egenskaper för avloppsvatten från avsvalning
Många variabler påverkar sammansättningen av avloppsvattnet från rökgaser, såsom kol- och kalkstenssammansättning, typ av skrubber och vilket gipsavvattningssystem som används. Kol bidrar med sura gaser – såsom klorider, fluorider och sulfat – samt flyktiga metaller, inklusive arsenik, kvicksilver, selen, bor, kadmium och zink. Kalkstenen bidrar med järn och aluminium (från lermineraler) till avloppsvattnet från rökgaser. Kalksten pulveriseras vanligtvis i en våtkulkvarn, och erosionen och korrosionen av kulorna bidrar med järn till kalkstensslammet. Leror tenderar att bidra med inerta finmaterial, vilket är en av anledningarna till att avloppsvatten rensas ut från skrubbern.
Från: Thomas E. Higgins, PhD, PE; A. Thomas Sandy, PE; och Silas W. Givens, PE.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
Publiceringstid: 4 augusti 2018