ระบบกำจัดซัลเฟอร์ในก๊าซไอเสียและหัวฉีด

การเผาไหม้ถ่านหินในโรงงานผลิตไฟฟ้าก่อให้เกิดของเสียที่เป็นของแข็ง เช่น เถ้าลอยและเถ้าลอย รวมถึงก๊าซไอเสียที่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ โรงงานหลายแห่งจำเป็นต้องกำจัดการปล่อย SOx จากก๊าซไอเสียโดยใช้ระบบกำจัดซัลเฟอร์ในก๊าซไอเสีย เทคโนโลยี FGD ชั้นนำสามประการที่ใช้ในสหรัฐอเมริกา ได้แก่ การขัดแบบเปียก (85% ของการติดตั้ง) การขัดแบบแห้ง (12%) และการฉีดสารดูดซับแบบแห้ง (3%) โดยทั่วไปแล้ว เครื่องขัดแบบเปียกจะกำจัด SOx ได้มากกว่า 90% เมื่อเทียบกับเครื่องขัดแบบแห้งที่กำจัดได้ 80% บทความนี้จะนำเสนอเทคโนโลยีล้ำสมัยสำหรับการบำบัดน้ำเสียที่เกิดจากระบบเปียกระบบ FGD.

พื้นฐานของ FGD แบบเปียก

เทคโนโลยี FGD แบบเปียกมีส่วนที่เหมือนกันคือส่วนปฏิกรณ์แบบสารละลายและส่วนการขจัดน้ำของแข็ง มีการใช้ตัวดูดซับหลายประเภท เช่น หอคอยบรรจุและหอคอยถาด เครื่องขัดแบบเวนทูรี และเครื่องขัดแบบพ่นในส่วนของเครื่องปฏิกรณ์ ตัวดูดซับจะทำให้ก๊าซที่มีฤทธิ์เป็นกรดเป็นกลางด้วยสารละลายด่างของปูนขาว โซเดียมไฮดรอกไซด์ หรือหินปูน ด้วยเหตุผลทางเศรษฐกิจหลายประการ เครื่องขัดรุ่นใหม่จึงมักใช้สารละลายหินปูน

เมื่อหินปูนทำปฏิกิริยากับ SOx ในสภาวะรีดิวซ์ของตัวดูดซับ SO 2 (องค์ประกอบหลักของ SOx) จะถูกแปลงเป็นซัลไฟต์ และจะผลิตสารละลายที่มีแคลเซียมซัลไฟต์ในปริมาณมาก ระบบ FGD ก่อนหน้านี้ (เรียกว่าระบบออกซิเดชันตามธรรมชาติหรือระบบออกซิเดชันที่ยับยั้ง) จะผลิตผลิตภัณฑ์แคลเซียมซัลไฟต์เป็นผลพลอยได้ ระบบใหม่กว่าระบบ FGDใช้เครื่องปฏิกรณ์ออกซิเดชันซึ่งสารละลายแคลเซียมซัลไฟต์จะถูกแปลงเป็นแคลเซียมซัลเฟต (ยิปซัม) ซึ่งเรียกว่าระบบ FGD ที่ใช้หินปูนบังคับออกซิเดชัน (LSFO)

ระบบ FGD LSFO สมัยใหม่ทั่วไปใช้เครื่องดูดซับแบบพ่นละอองพร้อมเครื่องปฏิกรณ์ออกซิเดชันในตัวที่ฐาน (รูปที่ 1) หรือระบบบับเบลอร์แบบเจ็ท ในแต่ละระบบ ก๊าซจะถูกดูดซับในตะกอนหินปูนภายใต้สภาวะที่ไม่มีออกซิเจน จากนั้นตะกอนจะถูกส่งไปยังเครื่องปฏิกรณ์แบบใช้อากาศหรือโซนปฏิกิริยา ซึ่งซัลไฟต์จะถูกแปลงเป็นซัลเฟต และยิปซัมจะตกตะกอน เวลากักเก็บของเหลวในเครื่องปฏิกรณ์ออกซิเดชันอยู่ที่ประมาณ 20 นาที

1. ระบบ FGD แบบพ่นคอลัมน์หินปูนที่ถูกบังคับให้เกิดออกซิเดชัน (LSFO) ในเครื่องขัดผิว LSFO สารละลายจะถูกส่งไปยังเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งจะมีการเติมอากาศเข้าไปเพื่อบังคับให้เกิดออกซิเดชันของซัลไฟต์เป็นซัลเฟต การเกิดออกซิเดชันนี้ดูเหมือนจะเปลี่ยนเซเลไนต์เป็นเซเลเนต ส่งผลให้เกิดปัญหาในการบำบัดในภายหลัง แหล่งที่มา: CH2M HILL

ระบบเหล่านี้โดยทั่วไปทำงานด้วยของแข็งแขวนลอย 14% ถึง 18% ของแข็งแขวนลอยประกอบด้วยของแข็งยิปซัมละเอียดและหยาบ เถ้าลอย และวัสดุเฉื่อยที่ใส่มาพร้อมกับหินปูน เมื่อของแข็งถึงขีดจำกัดสูงสุด สารละลายจะถูกกำจัดออก ระบบ FGD LSFO ส่วนใหญ่ใช้ระบบแยกของแข็งเชิงกลและการขจัดน้ำเพื่อแยกยิปซัมและของแข็งอื่นๆ ออกจากน้ำระบาย (รูปที่ 2)

2. ระบบการขจัดน้ำออกจากยิปซัมด้วยเครื่อง FGD ในระบบการขจัดน้ำออกจากยิปซัมทั่วไป อนุภาคในระบบการขจัดน้ำออกจากยิปซัมจะถูกจำแนกหรือแยกออกเป็นเศษส่วนหยาบและละเอียด อนุภาคละเอียดจะถูกแยกออกจากไฮโดรโคลนในกระแสล้นเพื่อสร้างกระแสล้นที่ประกอบด้วยผลึกยิปซัมขนาดใหญ่เป็นส่วนใหญ่ (เพื่อการขาย) ซึ่งสามารถขจัดน้ำออกจนมีปริมาณความชื้นต่ำได้ด้วยระบบการขจัดน้ำด้วยสายพานสูญญากาศ แหล่งที่มา: CH2M HILL

ระบบ FGD บางระบบใช้เครื่องทำให้น้ำข้นด้วยแรงโน้มถ่วงหรือบ่อตกตะกอนเพื่อจำแนกของแข็งและขจัดน้ำออก และบางระบบใช้เครื่องเหวี่ยงหรือระบบขจัดน้ำด้วยถังสูญญากาศแบบโรตารี แต่ระบบใหม่ส่วนใหญ่ใช้ไฮโดรโคลนและสายพานสูญญากาศ บางระบบอาจใช้ไฮโดรโคลนสองตัวต่อกันเพื่อเพิ่มการกำจัดของแข็งในระบบขจัดน้ำออก ส่วนหนึ่งของน้ำล้นไฮโดรโคลนอาจส่งกลับไปยังระบบ FGD เพื่อลดการไหลของน้ำเสีย

การล้างอาจเริ่มได้เมื่อมีการสะสมของคลอไรด์ในสารละลาย FGD อันเนื่องมาจากความจำเป็นที่ต้องจำกัดตามความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุที่ใช้ในระบบ FGD

ลักษณะของน้ำเสีย FGD

ปัจจัยหลายอย่างมีผลต่อองค์ประกอบของน้ำเสียจากกระบวนการ FGD เช่น องค์ประกอบของถ่านหินและหินปูน ประเภทของสารฟอกขาว และระบบการขจัดน้ำด้วยยิปซัมที่ใช้ ถ่านหินก่อให้เกิดก๊าซที่มีกรด เช่น คลอไรด์ ฟลูออไรด์ และซัลเฟต ตลอดจนโลหะระเหยง่าย เช่น สารหนู ปรอท ซีลีเนียม โบรอน แคดเมียม และสังกะสี หินปูนก่อให้เกิดธาตุเหล็กและอะลูมิเนียม (จากแร่ดินเหนียว) ในน้ำเสียจากกระบวนการ FGD โดยทั่วไปหินปูนจะถูกบดเป็นผงในเครื่องบดแบบลูกบอลเปียก และการกัดเซาะและการกัดกร่อนของลูกบอลจะก่อให้เกิดธาตุเหล็กในสารละลายหินปูน ดินเหนียวมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดผงละเอียดเฉื่อย ซึ่งเป็นหนึ่งในเหตุผลที่น้ำเสียถูกกำจัดออกจากกระบวนการ FGD

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

Email: caroline@rbsic-sisic.com