Kiselkarbid FGD-munstycke för avsvavling i kraftverk

Rökgasavsvavling (FGD) Absorbermunstycken
Avlägsnande av svaveloxider, vanligtvis kallade SOx, från avgaser med användning av ett alkalireagens, såsom en våt kalkstensslam.

När fossila bränslen används i förbränningsprocesser för att driva pannor, ugnar eller annan utrustning har de potential att frigöra SO2 eller SO3 som en del av avgaserna. Dessa svaveloxider reagerar lätt med andra grundämnen för att bilda skadliga föreningar såsom svavelsyra och har potential att negativt påverka människors hälsa och miljön. På grund av dessa potentiella effekter är kontroll av denna förening i rökgaser en viktig del av koleldade kraftverk och andra industriella tillämpningar.

På grund av erosion, igensättning och uppbyggnadsproblem är ett av de mest tillförlitliga systemen för att kontrollera dessa utsläpp en process för våt rökgasavsvavling i öppet torn (FGD) som använder en kalksten, hydratiserad kalk, havsvatten eller annan alkalisk lösning. Spraymunstycken kan effektivt och tillförlitligt fördela dessa slam till absorptionstorn. Genom att skapa enhetliga mönster av droppar av rätt storlek, kan dessa munstycken effektivt skapa den yta som behövs för korrekt absorption samtidigt som de minimerar indragningen av skrubblösningen i rökgasen.

Välja ett FGD-absorberande munstycke:
Viktiga faktorer att tänka på:

Skurmediets densitet och viskositet
Erforderlig droppstorlek
Rätt droppstorlek är avgörande för att säkerställa korrekt absorptionshastighet
Munstycksmaterial
Eftersom rökgasen ofta är frätande och skurvätskan ofta är en slurry med hög fastämneshalt och nötande egenskaper är det viktigt att välja rätt korrosions- och slitstarkt material
Motstånd mot igensättning av munstycket
Eftersom skurvätskan ofta är en uppslamning med hög fastämneshalt är valet av munstycket med hänsyn till igensättningsmotstånd viktigt
Munstyckessprutmönster och placering
För att säkerställa korrekt absorption är fullständig täckning av gasströmmen utan bypass och tillräcklig uppehållstid viktig
Storlek och typ av munstyckesanslutning
Erforderliga flödeshastigheter för skurvätska
Tillgängligt tryckfall (∆P) över munstycket
∆P = matningstryck vid munstycksinlopp – processtryck utanför munstycket
Våra erfarna ingenjörer kan hjälpa till att avgöra vilket munstycke som kommer att fungera efter behov med dina designdetaljer
Vanliga användningar och industrier för FGD-absorberande munstycken:
Kol och andra fossila kraftverk
Petroleumraffinaderier
Kommunala avfallsförbränningsanläggningar
Cementugnar
Metallsmältverk

SiC Material Datablad

Nackdelar med kalk/kalksten

Som visas i figur 1 inkluderar FGD-system som använder kalk-/kalkstensforcerad oxidation (LSFO) tre stora delsystem:

• Reagensberedning, hantering och lagring
• Absorberkärl
• Hantering av avfall och biprodukter

Reagensberedning består av att transportera krossad kalksten (CaCO3) från en lagersilo till en omrörd matartank. Den resulterande kalkstensuppslamningen pumpas sedan till absorptionskärlet tillsammans med pannans rökgas och oxiderande luft. Spraymunstycken levererar fina droppar av reagens som sedan flödar i motström till den inkommande rökgasen. SO2 i rökgasen reagerar med det kalciumrika reagenset och bildar kalciumsulfit (CaSO3) och CO2. Luften som införs i absorbatorn främjar oxidation av CaSO3 till CaSO4 (dihydratform).

De grundläggande LSFO-reaktionerna är:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Den oxiderade slurryn samlas i botten av absorbatorn och återförs sedan tillsammans med färskt reagens tillbaka till sprutmunstyckenas samlingar. En del av recirkulationsströmmen dras till avfalls/biproduktshanteringssystemet, vilket typiskt består av hydrocykloner, trum- eller bandfilter och en omrörd avloppsvatten/lut-tank. Avloppsvatten från uppehållstanken återförs tillbaka till kalkstensreagensmatningstanken eller till en hydrocyklon där överflödet avlägsnas som avloppsvatten.

Typisk kalk/kalksten forcerad oxidatin våtskrubbningsprocess Schematisk

Våta LSFO-system kan typiskt uppnå SO2-avlägsnande effektiviteter på 95-97 procent. Att nå nivåer över 97,5 procent för att uppfylla kraven på utsläppskontroll är dock svårt, särskilt för anläggningar som använder kol med hög svavelhalt. Magnesiumkatalysatorer kan tillsättas eller kalkstenen kan kalcineras till kalk med högre reaktivitet (CaO), men sådana modifieringar innebär ytterligare anläggningsutrustning och de associerade arbets- och energikostnader. Kalcinering till kalk kräver till exempel installation av en separat kalkugn. Dessutom fälls kalk lätt ut och detta ökar risken för bildning av avlagringar i skrubbern.

Kostnaden för förbränning med kalkugn kan minskas genom att direkt injicera kalksten i pannugnen. I detta tillvägagångssätt förs kalk som genereras i pannan med rökgasen in i skrubbern. Möjliga problem inkluderar nedsmutsning av pannan, störning av värmeöverföringen och kalkinaktivering på grund av överbränning i pannan. Dessutom minskar kalken framledningstemperaturen för smält aska i koleldade pannor, vilket resulterar i fasta avlagringar som annars inte skulle uppstå.

Flytande avfall från LSFO-processen leds vanligtvis till stabiliseringsdammar tillsammans med flytande avfall från andra håll i kraftverket. Det våta FGD-avloppsvattnet kan vara mättat med sulfit- och sulfatföreningar och miljöhänsyn begränsar vanligtvis dess utsläpp till floder, bäckar eller andra vattendrag. Återvinning av avloppsvatten/lut till skrubbern kan också leda till ansamling av lösta natrium-, kalium-, kalcium-, magnesium- eller kloridsalter. Dessa arter kan så småningom kristallisera om inte tillräcklig blödning tillhandahålls för att hålla koncentrationerna av löst salt under mättnad. Ett ytterligare problem är den långsamma sedimenteringshastigheten för fasta avfallsämnen, vilket resulterar i behovet av stora stabiliseringsdammar med hög volym. Under typiska förhållanden kan det sedimenterade lagret i en stabiliseringsdamm innehålla 50 procent eller mer flytande fas även efter flera månaders lagring.

Kalciumsulfatet som utvinns från absorbatorns återvinningsslam kan innehålla högt innehåll av oreagerad kalksten och kalciumsulfitaska. Dessa föroreningar kan förhindra att kalciumsulfatet säljs som syntetiskt gips för användning i väggskivor, gips och cementproduktion. Oreagerad kalksten är den dominerande föroreningen som finns i syntetiskt gips och det är också en vanlig förorening i naturligt (utvunnet) gips. Även om kalksten i sig inte stör egenskaperna hos slutprodukter av väggskivor, innebär dess nötande egenskaper slitageproblem för bearbetningsutrustning. Kalciumsulfit är en oönskad förorening i all gips eftersom dess fina partikelstorlek ställer till beläggningsproblem och andra bearbetningsproblem som tårttvätt och avvattning.

Om de fasta ämnen som genereras i LSFO-processen inte är kommersiellt säljbara som syntetisk gips, utgör detta ett stort problem med avfallshantering. För en 1000 MW-panna som eldar 1 procent svavelkol är mängden gips cirka 550 ton (kort)/dag. För samma anläggning som eldar 2 procent svavelkol ökar gipsproduktionen till cirka 1100 ton/dag. Om man lägger till cirka 1 000 ton/dag för produktion av flygaska, bringar detta det totala tonnaget för fast avfall till cirka 1 550 ton/dag för fallet med 1 procent svavel och 2 100 ton/dag för fallet med 2 procent svavel.

EADS fördelar

Ett beprövat teknikalternativ till LSFO-skrubbning ersätter kalksten med ammoniak som reagens för avlägsnande av SO2. De fasta reagensfräsnings-, lagrings-, hanterings- och transportkomponenterna i ett LSFO-system ersätts av enkla lagringstankar för vattenhaltig eller vattenfri ammoniak. Figur 2 visar ett flödesschema för EADS-systemet som tillhandahålls av JET Inc.

Ammoniak, rökgas, oxiderande luft och processvatten kommer in i en absorbator som innehåller flera nivåer av sprutmunstycken. Munstyckena genererar fina droppar av ammoniakinnehållande reagens för att säkerställa intim kontakt mellan reagens och inkommande rökgas enligt följande reaktioner:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2S03

(2) (NH4)2S03 + ½02 → (NH4)2S04

SO2 i rökgasströmmen reagerar med ammoniak i den övre halvan av kärlet för att producera ammoniumsulfit. Absorptionskärlets botten fungerar som en oxidationstank där luft oxiderar ammoniumsulfiten till ammoniumsulfat. Den resulterande ammoniumsulfatlösningen pumpas tillbaka till sprutmunstyckena på flera nivåer i absorbatorn. Innan den skrubbade rökgasen lämnar ovansidan av absorbatorn, passerar den genom en avfuktare som smälter samman eventuella medbringade vätskedroppar och fångar upp fina partiklar.

Ammoniakreaktionen med SO2 och sulfitoxidationen till sulfat uppnår en hög reagensanvändningshastighet. Fyra pund ammoniumsulfat produceras för varje pund ammoniak som konsumeras.

Liksom med LSFO-processen kan en del av reagens/produktåtervinningsströmmen dras ut för att producera en kommersiell biprodukt. I EADS-systemet pumpas startproduktlösningen till ett system för återvinning av fasta ämnen bestående av en hydrocyklon och centrifug för att koncentrera ammoniumsulfatprodukten före torkning och förpackning. Alla vätskor (hydrocyklonspill och centrifugcentrat) leds tillbaka till en uppslamningstank och återinförs sedan i absorptionsanordningens ammoniumsulfatåterföringsström.

• EADS-system ger högre effektivitet för avlägsnande av SO2 (>99 %), vilket ger koleldade kraftverk mer flexibilitet att blanda billigare kol med högre svavelhalt.
• Medan LSFO-system skapar 0,7 ton CO2 för varje ton SO2 som tas bort, producerar EADS-processen ingen CO2.
• Eftersom kalk och kalksten är mindre reaktiva jämfört med ammoniak för avlägsnande av SO2, krävs högre processvattenförbrukning och pumpenergi för att uppnå höga cirkulationshastigheter. Detta resulterar i högre driftskostnader för LSFO-system.
• Kapitalkostnaderna för EADS-system liknar dem för att bygga ett LSFO-system. Som nämnts ovan, medan EADS-systemet kräver bearbetning och förpackningsutrustning för ammoniumsulfatbiprodukter, krävs inte reagensberedningsfaciliteterna förknippade med LSFO för malning, hantering och transport.

Den mest utmärkande fördelen med EADS är elimineringen av både flytande och fast avfall. EADS-tekniken är en process utan vätskeutsläpp, vilket innebär att ingen avloppsvattenrening krävs. Den fasta ammoniumsulfatbiprodukten är lätt säljbar; ammoniaksulfat är den mest använda gödsel- och gödselkomponenten i världen, med en världsomspännande marknadstillväxt förväntad fram till 2030. Dessutom, även om tillverkningen av ammoniumsulfat kräver en centrifug, torktumlare, transportör och förpackningsutrustning, är dessa artiklar icke-ägda och kommersiellt tillgänglig. Beroende på ekonomiska och marknadsmässiga förhållanden kan ammoniumsulfatgödselmedlet kompensera kostnaderna för ammoniakbaserad rökgasavsvavling och potentiellt ge en betydande vinst.

Schematisk process för effektiv ammoniakavsvavling

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd är en av de största kiselkarbidkeramiska nya materiallösningarna i Kina. SiC teknisk keramik: Mohs hårdhet är 9 (New Mohs hårdhet är 13), med utmärkt motståndskraft mot erosion och korrosion, utmärkt nötning – motståndskraft och antioxidation. SiC-produktens livslängd är 4 till 5 gånger längre än 92 % aluminiumoxidmaterial. MOR för RBSiC är 5 till 7 gånger den för SNBSC, den kan användas för mer komplexa former. Offertprocessen är snabb, leveransen är som utlovat och kvaliteten är oöverträffad. Vi envisas alltid med att utmana våra mål och ge våra hjärtan tillbaka till samhället.