ระบบกำจัดซัลเฟอร์ออกจากก๊าซไอเสียและหัวฉีด

การเผาไหม้ถ่านหินในโรงงานผลิตไฟฟ้าก่อให้เกิดของเสียที่เป็นของแข็ง เช่น เถ้าลอยและเถ้าลอย รวมถึงก๊าซไอเสียที่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ โรงงานหลายแห่งจำเป็นต้องกำจัดการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SOx) ออกจากก๊าซไอเสียโดยใช้ระบบกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (FGD) เทคโนโลยี FGD ชั้นนำสามประการที่ใช้ในสหรัฐอเมริกา ได้แก่ การขัดแบบเปียก (85% ของโรงงานทั้งหมด) การขัดแบบแห้ง (12%) และการฉีดสารดูดซับแบบแห้ง (3%) โดยทั่วไปแล้ว เครื่องขัดแบบเปียกสามารถกำจัด SOx ได้มากกว่า 90% เมื่อเทียบกับเครื่องขัดแบบแห้งที่สามารถกำจัดได้ 80% บทความนี้นำเสนอเทคโนโลยีที่ทันสมัยสำหรับการบำบัดน้ำเสียที่เกิดจากน้ำเสียระบบ FGD.

พื้นฐาน FGD แบบเปียก

เทคโนโลยี FGD แบบเปียกมีส่วนที่เหมือนกันคือส่วนปฏิกรณ์แบบสารละลายและส่วนการขจัดน้ำออกจากของแข็ง มีการใช้ตัวดูดซับหลายประเภท ได้แก่ หอคอยแบบบรรจุและแบบถาด เครื่องขัดแบบเวนทูรี และเครื่องขัดแบบพ่นในส่วนของเครื่องปฏิกรณ์ ตัวดูดซับเหล่านี้จะช่วยทำให้ก๊าซที่เป็นกรดเป็นกลางด้วยสารละลายด่างของปูนขาว โซเดียมไฮดรอกไซด์ หรือหินปูน ด้วยเหตุผลทางเศรษฐกิจหลายประการ เครื่องขัดรุ่นใหม่ๆ จึงมักใช้สารละลายหินปูน

เมื่อหินปูนทำปฏิกิริยากับ SOx ในสภาวะรีดิวซ์ของตัวดูดซับ SO 2 (องค์ประกอบหลักของ SOx) จะถูกเปลี่ยนเป็นซัลไฟต์ และเกิดเป็นสารละลายแคลเซียมซัลไฟต์ที่อุดมด้วย ระบบ FGD ก่อนหน้านี้ (เรียกว่าระบบออกซิเดชันตามธรรมชาติ หรือระบบออกซิเดชันที่ถูกยับยั้ง) ผลิตผลพลอยได้จากแคลเซียมซัลไฟต์ ระบบใหม่กว่าระบบ FGDใช้เครื่องปฏิกรณ์ออกซิเดชันซึ่งสารละลายแคลเซียมซัลไฟต์จะถูกแปลงเป็นแคลเซียมซัลเฟต (ยิปซัม) ซึ่งเรียกว่าระบบ FGD ที่ถูกบังคับออกซิเดชันด้วยหินปูน (LSFO)

ระบบ FGD แบบ LSFO สมัยใหม่โดยทั่วไปจะใช้ตัวดูดซับแบบพ่นฝอยที่มีเครื่องปฏิกรณ์ออกซิเดชันในตัวที่ฐาน (รูปที่ 1) หรือระบบบับเบลอร์แบบเจ็ท ในแต่ละระบบ ก๊าซจะถูกดูดซับในสารละลายหินปูนภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน จากนั้นสารละลายจะถูกส่งไปยังเครื่องปฏิกรณ์แบบใช้อากาศหรือบริเวณปฏิกิริยา ซึ่งซัลไฟต์จะถูกเปลี่ยนเป็นซัลเฟตและยิปซัมจะตกตะกอน ระยะเวลากักเก็บไฮดรอลิกในเครื่องปฏิกรณ์ออกซิเดชันอยู่ที่ประมาณ 20 นาที

1. ระบบ FGD แบบพ่นคอลัมน์หินปูนแบบบังคับออกซิเดชัน (LSFO) ในเครื่องขัดล้าง LSFO สารละลายจะถูกส่งไปยังเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งจะมีการเติมอากาศเพื่อบังคับให้เกิดออกซิเดชันของซัลไฟต์เป็นซัลเฟต การเกิดออกซิเดชันนี้ดูเหมือนจะเปลี่ยนซีลีไนต์เป็นซีลีเนต ส่งผลให้เกิดความยากลำบากในการบำบัดในภายหลัง ที่มา: CH2M HILL

ระบบเหล่านี้โดยทั่วไปทำงานโดยมีปริมาณของแข็งแขวนลอย 14% ถึง 18% ของแข็งแขวนลอยประกอบด้วยของแข็งยิปซัมละเอียดและหยาบ เถ้าลอย และวัสดุเฉื่อยที่ผสมเข้ากับหินปูน เมื่อของแข็งถึงขีดจำกัดสูงสุด สารละลายจะถูกกำจัดออก ระบบ FGD แบบ LSFO ส่วนใหญ่ใช้ระบบแยกของแข็งเชิงกลและระบบขจัดน้ำออกเพื่อแยกยิปซัมและของแข็งอื่นๆ ออกจากน้ำที่ระบายออก (รูปที่ 2)

2. ระบบกำจัดน้ำยิปซัมแบบ FGD ในระบบกำจัดน้ำยิปซัมทั่วไป อนุภาคในน้ำยาจะถูกจำแนกหรือแยกออกเป็นอนุภาคหยาบและอนุภาคละเอียด อนุภาคละเอียดจะถูกแยกออกจากไฮโดรโคลนในกระแสน้ำล้น (overflow) เพื่อสร้างกระแสน้ำล้น (underflow) ที่ประกอบด้วยผลึกยิปซัมขนาดใหญ่เป็นส่วนใหญ่ (เพื่อนำไปขาย) ซึ่งสามารถกำจัดน้ำออกจนมีความชื้นต่ำได้ด้วยระบบกำจัดน้ำแบบสายพานสุญญากาศ ที่มา: CH2M HILL

ระบบ FGD บางระบบใช้เครื่องเพิ่มความเข้มข้นด้วยแรงโน้มถ่วงหรือบ่อตกตะกอนเพื่อจำแนกประเภทของแข็งและขจัดน้ำออก และบางระบบใช้เครื่องเหวี่ยงหรือระบบขจัดน้ำแบบถังสุญญากาศหมุน แต่ระบบใหม่ส่วนใหญ่ใช้ไฮโดรโคลนและสายพานสุญญากาศ บางระบบอาจใช้ไฮโดรโคลนสองตัวต่อกันเพื่อเพิ่มการกำจัดของแข็งในระบบขจัดน้ำออก ไฮโดรโคลนบางส่วนที่ล้นออกมาอาจถูกส่งกลับไปยังระบบ FGD เพื่อลดการไหลของน้ำเสีย

การล้างอาจเริ่มได้เมื่อมีการสะสมของคลอไรด์ในสารละลาย FGD ซึ่งจำเป็นตามข้อจำกัดที่กำหนดโดยความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุในการก่อสร้างระบบ FGD

ลักษณะของน้ำเสีย FGD

ปัจจัยหลายอย่างมีผลต่อองค์ประกอบของน้ำเสียจากกระบวนการ FGD เช่น องค์ประกอบของถ่านหินและหินปูน ชนิดของสครับเบอร์ และระบบกำจัดน้ำยิปซัมที่ใช้ ถ่านหินก่อให้เกิดก๊าซกรด เช่น คลอไรด์ ฟลูออไรด์ และซัลเฟต รวมถึงโลหะระเหยง่าย เช่น สารหนู ปรอท ซีลีเนียม โบรอน แคดเมียม และสังกะสี หินปูนก่อให้เกิดธาตุเหล็กและอะลูมิเนียม (จากแร่ดินเหนียว) ในน้ำเสียจากกระบวนการ FGD โดยทั่วไปหินปูนจะถูกบดเป็นผงในเครื่องบดแบบลูกบอลเปียก และการกัดเซาะและการกัดกร่อนของลูกบอลจะก่อให้เกิดธาตุเหล็กในสารละลายหินปูน ดินเหนียวมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดผงละเอียดเฉื่อย ซึ่งเป็นหนึ่งในเหตุผลที่น้ำเสียถูกกำจัดออกจากสครับเบอร์

จาก: Thomas E. Higgins, PhD, PE; A. Thomas Sandy, PE; และ Silas W. Givens, PE

Email: caroline@rbsic-sisic.com