silicon carbide fgd หัวฉีดสำหรับ desulfurization ในโรงไฟฟ้า

หัวฉีดแบบดูดซับก๊าซไอเสีย (FGD)
การกำจัดซัลเฟอร์ออกไซด์โดยทั่วไปเรียกว่า SOX จากก๊าซไอเสียโดยใช้น้ำยาอัลคาไลเช่นสารละลายหินปูนเปียก

เมื่อใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในกระบวนการเผาไหม้เพื่อใช้หม้อไอน้ำเตาเผาหรืออุปกรณ์อื่น ๆ ที่มีศักยภาพในการปล่อย SO2 หรือ SO3 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของก๊าซไอเสีย ซัลเฟอร์ออกไซด์เหล่านี้ทำปฏิกิริยาได้อย่างง่ายดายกับองค์ประกอบอื่น ๆ เพื่อสร้างสารประกอบที่เป็นอันตรายเช่นกรดซัลฟิวริกและมีศักยภาพที่จะส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม เนื่องจากผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นเหล่านี้การควบคุมสารประกอบนี้ในก๊าซไอเสียเป็นส่วนสำคัญของโรงไฟฟ้าถ่านหินยิงและการใช้งานอุตสาหกรรมอื่น ๆ

เนื่องจากการกัดเซาะการเสียบและความกังวลเกี่ยวกับการสะสมซึ่งเป็นหนึ่งในระบบที่น่าเชื่อถือที่สุดในการควบคุมการปล่อยมลพิษเหล่านี้คือกระบวนการ desulfurization ก๊าซอ่างน้ำเปียก (FGD) แบบเปิดหอคอย (FGD) โดยใช้หินปูนมะนาวน้ำทะเลน้ำทะเลหรือสารละลายอัลคาไลน์อื่น ๆ หัวฉีดสเปรย์สามารถแจกจ่าย slurries เหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพและน่าเชื่อถือไปยังหอคอยการดูดซับ ด้วยการสร้างรูปแบบที่สม่ำเสมอของหยดที่มีขนาดเหมาะสมหัวฉีดเหล่านี้สามารถสร้างพื้นที่ผิวที่จำเป็นสำหรับการดูดซับที่เหมาะสมในขณะที่ลดการขึ้นลงของสารละลายขัดผิวลงในก๊าซไอเสีย

การเลือกหัวฉีดโช้คอัพ FGD:
ปัจจัยสำคัญที่ควรพิจารณา:

การขัดความหนาแน่นของสื่อและความหนืด
ขนาดหยดที่ต้องการ
ขนาดหยดที่ถูกต้องเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้มั่นใจว่าอัตราการดูดซับที่เหมาะสม
วัสดุหัวฉีด
เนื่องจากก๊าซไอเสียมักจะกัดกร่อนและของเหลวขัดถูมักจะเป็นสารละลายที่มีปริมาณของแข็งสูงและคุณสมบัติการขัด
ความต้านทานการอุดตันของหัวฉีด
เนื่องจากของเหลวขัดถูมักจะเป็นสารละลายที่มีปริมาณของแข็งสูงการเลือกหัวฉีดเกี่ยวกับการต่อต้านการอุดตันจึงเป็นสิ่งสำคัญ
รูปแบบและตำแหน่งของหัวฉีด
เพื่อให้แน่ใจว่าการดูดซับที่เหมาะสมการครอบคลุมอย่างสมบูรณ์ของกระแสก๊าซโดยไม่มีบายพาสและเวลาที่อยู่อาศัยเพียงพอเป็นสิ่งสำคัญ
ขนาดการเชื่อมต่อหัวฉีดและประเภท
อัตราการไหลของของเหลวในการขัดถูที่จำเป็น
ความดันตก (∆P) ที่มีอยู่ทั่วหัวฉีด
∆P = แรงดันจ่ายที่ทางเข้าหัวฉีด - ประมวลผลความดันภายนอกหัวฉีด
วิศวกรที่มีประสบการณ์ของเราสามารถช่วยกำหนดว่าหัวฉีดใดจะทำงานตามที่ต้องการด้วยรายละเอียดการออกแบบของคุณ
การใช้หัวฉีดและอุตสาหกรรมการดูดซับ FGD ทั่วไป:
ถ่านหินและโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่น ๆ
โรงกลั่นน้ำมัน
เตาเผาขยะเทศบาล
เตาเผาปูนซีเมนต์
โรงถลุงโลหะ

แผ่นข้อมูลวัสดุ SIC

ข้อเสียกับมะนาว/หินปูน

ดังที่แสดงในรูปที่ 1 ระบบ FGD ที่ใช้การออกซิเดชั่นของมะนาว/หินปูน (LSFO) รวมถึงระบบย่อยหลักสามระบบ:

• การเตรียมน้ำยาจัดการและการจัดเก็บ
• เรือโชว์
• การจัดการของเสียและผลพลอยได้

การเตรียมน้ำยาประกอบด้วยการถ่ายทอดหินปูน (CACO3) จากไซโลจัดเก็บไปยังถังอาหารที่กระวนกระวาย สารละลายหินปูนที่เกิดขึ้นนั้นจะถูกสูบไปยังภาชนะดูดซับพร้อมกับก๊าซไอเฟอร์หม้อไอน้ำและอากาศออกซิไดซ์ หัวฉีดสเปรย์ส่งหยดน้ำยารีเอเจนต์ที่ไหลออกมาจากการไหลของก๊าซไอเสียที่เข้ามา SO2 ในก๊าซไอเสียทำปฏิกิริยากับรีเอเจนต์ที่อุดมด้วยแคลเซียมเพื่อสร้างแคลเซียมซัลไฟต์ (CASO3) และ CO2 อากาศที่นำเข้ามาในตัวดูดซับส่งเสริมการเกิดออกซิเดชันของ Caso3 ถึง Caso4 (รูปแบบ dihydrate)

ปฏิกิริยา LSFO พื้นฐานคือ:

CACO3 + SO2 → CASO3 + CO2 · 2H2O

สารละลายออกซิไดซ์จะรวบรวมที่ด้านล่างของตัวดูดซับและต่อมารีไซเคิลพร้อมกับรีเอเจนต์สดกลับไปที่ส่วนหัวหัวฉีดสเปรย์ ส่วนหนึ่งของกระแสการรีไซเคิลจะถูกถอนออกไปยังระบบการจัดการของเสีย/ผลพลอยได้ซึ่งมักจะประกอบด้วย hydrocyclones, กลองหรือตัวกรองเข็มขัด น้ำเสียจากถังเก็บของจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่กลับไปที่ถังอาหารรีเอเจนต์หินปูนหรือไปยัง hydrocyclone ที่ล้นจะถูกลบออกเป็นน้ำทิ้ง

ปูนขาว/หินปูนโดยทั่วไปบังคับให้ออกซิไดติน

โดยทั่วไปแล้วระบบ LSFO แบบเปียกสามารถบรรลุประสิทธิภาพการกำจัด SO2 ได้ 95-97 เปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตามระดับที่สูงกว่า 97.5 เปอร์เซ็นต์เพื่อตอบสนองความต้องการควบคุมการปล่อยมลพิษนั้นเป็นเรื่องยากโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับพืชที่ใช้ถ่านหินที่มีซัลเฟอร์สูง ตัวเร่งปฏิกิริยาแมกนีเซียมสามารถเพิ่มได้หรือหินปูนสามารถคำนวณไปยังมะนาวปฏิกิริยาที่สูงขึ้น (CAO) แต่การดัดแปลงดังกล่าวเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์โรงงานเพิ่มเติมและค่าแรงและค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่นการคำนวณไปยังมะนาวต้องมีการติดตั้งเตาเผามะนาวแยกต่างหาก นอกจากนี้มะนาวยังคงตกตะกอนอย่างง่ายดายและสิ่งนี้จะเพิ่มศักยภาพในการก่อตัวของการสะสมขนาดในเครื่องฟอก

ค่าใช้จ่ายในการเผาด้วยเตาเผามะนาวสามารถลดลงได้โดยการฉีดหินปูนลงในเตาหม้อไอน้ำโดยตรง ในวิธีการนี้มะนาวที่เกิดขึ้นในหม้อไอน้ำจะถูกนำไปใช้กับก๊าซไอเสียเข้าไปในเครื่องฟอก ปัญหาที่เป็นไปได้รวมถึงการเปรอะเปื้อนหม้อไอน้ำการรบกวนการถ่ายเทความร้อนและการยับยั้งมะนาวเนื่องจากการเผาไหม้มากเกินไปในหม้อไอน้ำ ยิ่งไปกว่านั้นมะนาวจะลดอุณหภูมิการไหลของเถ้าหลอมเหลวในหม้อไอน้ำถ่านหินทำให้เกิดการสะสมของแข็งซึ่งจะไม่เกิดขึ้น

ของเสียจากกระบวนการ LSFO มักจะถูกนำไปยังบ่อเสถียรพร้อมกับของเสียของเหลวจากที่อื่น ๆ ในโรงไฟฟ้า น้ำทิ้งของเหลว FGD เปียกสามารถอิ่มตัวด้วยสารประกอบซัลไฟต์และซัลเฟตและการพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมโดยทั่วไปจะ จำกัด การปล่อยให้แม่น้ำลำธารหรือสายน้ำอื่น ๆ นอกจากนี้การรีไซเคิลน้ำเสีย/สุรากลับไปที่เครื่องฟอกสามารถนำไปสู่การสะสมของโซเดียมที่ละลายโพแทสเซียมแคลเซียมแมกนีเซียมหรือเกลือคลอไรด์ สปีชีส์เหล่านี้สามารถตกผลึกในที่สุดเว้นแต่จะมีเลือดออกเพียงพอเพื่อให้ความเข้มข้นของเกลือละลายต่ำกว่าความอิ่มตัว ปัญหาเพิ่มเติมคืออัตราการตกตะกอนที่ช้าของของเสียซึ่งส่งผลให้เกิดความต้องการบ่อเสถียรที่มีขนาดใหญ่และมีปริมาณมาก ในสภาวะทั่วไปเลเยอร์ที่ถูกตัดสินในบ่อเสถียรอาจมีเฟสของเหลว 50 เปอร์เซ็นต์หรือมากกว่าแม้หลังจากการจัดเก็บหลายเดือน

แคลเซียมซัลเฟตที่กู้คืนจากสารละลายรีไซเคิลโช้ควูดสามารถสูงในหินปูนที่ไม่ทำปฏิกิริยาและเถ้าแคลเซียมซัลไฟต์ สารปนเปื้อนเหล่านี้สามารถป้องกันแคลเซียมซัลเฟตจากการถูกขายเป็นยิปซั่มสังเคราะห์เพื่อใช้ในแผ่นผนังพลาสเตอร์และการผลิตปูนซีเมนต์ หินปูนที่ไม่ได้ทำปฏิกิริยาเป็นสิ่งเจือปนที่โดดเด่นที่พบในยิปซั่มสังเคราะห์และยังเป็นสิ่งเจือปนทั่วไปในยิปซั่มธรรมชาติ (ขุด) ในขณะที่หินปูนนั้นไม่ได้รบกวนคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์สุดท้ายของ Wallboard แต่คุณสมบัติการขัดของมันนำเสนอปัญหาการสึกหรอสำหรับอุปกรณ์ประมวลผล แคลเซียมซัลไฟต์เป็นสิ่งเจือปนที่ไม่พึงประสงค์ในยิปซั่มใด ๆ เนื่องจากขนาดอนุภาคละเอียดทำให้เกิดปัญหาการปรับขนาดและปัญหาการประมวลผลอื่น ๆ เช่นการล้างเค้กและการแยกน้ำ

หากของแข็งที่สร้างขึ้นในกระบวนการ LSFO ไม่สามารถทำการตลาดได้ในเชิงพาณิชย์เป็นยิปซั่มสังเคราะห์สิ่งนี้จะเป็นปัญหาการกำจัดของเสียขนาดใหญ่ สำหรับหม้อไอน้ำ 1,000 เมกะวัตต์ยิงถ่านหินซัลเฟอร์ 1 เปอร์เซ็นต์ปริมาณของยิปซั่มจะอยู่ที่ประมาณ 550 ตัน (สั้น)/วัน สำหรับโรงงานเดียวกันยิงถ่านหินกำมะถัน 2 เปอร์เซ็นต์การผลิตยิปซั่มจะเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 1,100 ตัน/วัน เพิ่มประมาณ 1,000 ตัน/วันสำหรับการผลิตเถ้าลอยสิ่งนี้นำปริมาณของเสียทั้งหมดไปที่ประมาณ 1,550 ตัน/วันสำหรับกรณีถ่านหินซัลเฟอร์ 1 เปอร์เซ็นต์และ 2100 ตัน/วันสำหรับกรณีซัลเฟอร์ 2 เปอร์เซ็นต์

ข้อดีของ EADS

ทางเลือกเทคโนโลยีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วสำหรับการขัดถู LSFO แทนที่หินปูนด้วยแอมโมเนียเป็นรีเอเจนต์สำหรับการกำจัด SO2 การกัดรีเอเจนต์ที่เป็นของแข็งการจัดเก็บการจัดการและการขนส่งส่วนประกอบในระบบ LSFO จะถูกแทนที่ด้วยถังเก็บอย่างง่าย ๆ สำหรับแอมโมเนียหรือปราศจากน้ำ รูปที่ 2 แสดงแผนผังการไหลสำหรับระบบ EADS ที่จัดทำโดย Jet Inc.

แอมโมเนีย, ก๊าซไอเสีย, ออกซิไดซ์อากาศและกระบวนการน้ำเข้าสู่การดูดซับที่มีหัวฉีดสเปรย์หลายระดับ หัวฉีดสร้างหยดน้ำยาที่มีแอมโมเนียที่มีน้ำยาแอมโมเนียเพื่อให้แน่ใจว่าการติดต่ออย่างใกล้ชิดของรีเอเจนต์ด้วยก๊าซไอเสียที่เข้ามาตามปฏิกิริยาต่อไปนี้:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4) 2SO3

(2) (NH4) 2SO3 + ½O2→ (NH4) 2SO4

SO2 ในกระแสก๊าซไอเสียทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียในครึ่งบนของเรือเพื่อผลิตแอมโมเนียมซัลไฟต์ ด้านล่างของภาชนะดูดซับทำหน้าที่เป็นถังออกซิเดชั่นที่อากาศออกซิไดซ์แอมโมเนียมซัลไฟต์ไปยังแอมโมเนียมซัลเฟต สารละลายแอมโมเนียมซัลเฟตที่เกิดขึ้นจะถูกสูบกลับไปที่ส่วนหัวหัวฉีดสเปรย์ในหลายระดับในการดูดซับ ก่อนที่จะมีก๊าซไอเสียที่ถูกขัดออกจากด้านบนของโช้คมันจะผ่าน demister ที่รวมตัวกันเป็นหยดน้ำของเหลวที่ได้รับและจับอนุภาคละเอียด

ปฏิกิริยาแอมโมเนียกับ SO2 และการเกิดออกซิเดชันของซัลไฟต์ต่อซัลเฟตทำให้เกิดอัตราการใช้น้ำยารีเอเจนต์สูง แอมโมเนียมซัลเฟตสี่ปอนด์ผลิตขึ้นสำหรับแอมโมเนียทุกปอนด์ที่บริโภค

เช่นเดียวกับกระบวนการ LSFO ส่วนหนึ่งของสตรีมรีไซเคิลรีเอเจนต์/ผลิตภัณฑ์สามารถถอนได้เพื่อสร้างผลพลอยได้เชิงพาณิชย์ ในระบบ EADS สารละลายผลิตภัณฑ์ขึ้นเครื่องถูกสูบไปยังระบบการกู้คืนของแข็งซึ่งประกอบด้วย hydrocyclone และเครื่องหมุนเหวี่ยงเพื่อให้ความสนใจกับผลิตภัณฑ์แอมโมเนียมซัลเฟตก่อนที่จะอบแห้งและบรรจุภัณฑ์ ของเหลวทั้งหมด (Hydrocyclone Overflow และ Centrifuge Centrate) จะถูกนำกลับไปยังถังสารละลายแล้วเปิดตัวใหม่เข้าไปในกระแสการรีไซเคิลแอมโมเนียมซัลเฟต

• ระบบ EADS ให้ประสิทธิภาพการกำจัด SO2 ที่สูงขึ้น (> 99%) ซึ่งช่วยให้โรงไฟฟ้าถ่านหินมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการผสมผสานที่ถูกกว่าและมีกำมะถันสูงขึ้น
• ในขณะที่ระบบ LSFO สร้าง CO2 0.7 ตันสำหรับการลบ SO2 ทุกตันกระบวนการ EADS ไม่ได้สร้างคาร์บอนไดออกไซด์
• เนื่องจากมะนาวและหินปูนมีปฏิกิริยาน้อยกว่าเมื่อเทียบกับแอมโมเนียสำหรับการกำจัด SO2 จึงจำเป็นต้องใช้น้ำในกระบวนการที่สูงขึ้นและพลังงานการสูบน้ำเพื่อให้ได้อัตราการไหลเวียนสูง ส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานที่สูงขึ้นสำหรับระบบ LSFO
• ต้นทุนเงินทุนสำหรับระบบ EADS นั้นคล้ายคลึงกับการสร้างระบบ LSFO ดังที่ระบุไว้ข้างต้นในขณะที่ระบบ EADS ต้องการการประมวลผลผลพลอยได้จากแอมโมเนียมซัลเฟตและอุปกรณ์บรรจุภัณฑ์สิ่งอำนวยความสะดวกการเตรียมรีเอเจนต์ที่เกี่ยวข้องกับ LSFO ไม่จำเป็นสำหรับการกัดการจัดการและการขนส่ง

ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นที่สุดของ EADS คือการกำจัดของเสียทั้งของเหลวและของแข็ง เทคโนโลยี EADS เป็นกระบวนการที่ไม่มีของเหลวที่ไม่มีของเหลวซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องมีการบำบัดน้ำเสีย ผลพลอยได้จากแอมโมเนียมซัลเฟตที่เป็นของแข็งนั้นสามารถทำการตลาดได้อย่างง่ายดาย แอมโมเนียซัลเฟตเป็นส่วนประกอบปุ๋ยและปุ๋ยที่ใช้มากที่สุดในโลกโดยคาดว่าจะมีการเติบโตของตลาดทั่วโลกจนถึงปี 2573 นอกจากนี้ในขณะที่การผลิตแอมโมเนียมซัลเฟตต้องใช้เครื่องหมุนเหวี่ยงเครื่องอบผ้าและอุปกรณ์บรรจุภัณฑ์ ขึ้นอยู่กับสภาวะเศรษฐกิจและตลาดปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟตสามารถชดเชยค่าใช้จ่ายสำหรับการลดทอนก๊าซไอน้ำที่ใช้แอมโมเนียและอาจให้ผลกำไรที่สำคัญ

แผนผังกระบวนการ desulfurization แอมโมเนียที่มีประสิทธิภาพ