หัวฉีด FGD ซิลิคอนคาร์ไบด์สำหรับการกำจัดซัลเฟอร์ในโรงไฟฟ้า

หัวฉีดดูดซับก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (FGD)
การกำจัดซัลเฟอร์ออกไซด์ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า SOx ออกจากก๊าซไอเสียโดยใช้รีเอเจนต์ที่เป็นด่าง เช่น สารละลายหินปูนแบบเปียก

เมื่อเชื้อเพลิงฟอสซิลถูกนำมาใช้ในกระบวนการเผาไหม้เพื่อใช้งานหม้อไอน้ำ เตาเผา หรืออุปกรณ์อื่นๆ เชื้อเพลิงดังกล่าวมีศักยภาพที่จะปล่อย SO2 หรือ SO3 โดยเป็นส่วนหนึ่งของก๊าซไอเสีย ซัลเฟอร์ออกไซด์เหล่านี้ทำปฏิกิริยาได้ง่ายกับองค์ประกอบอื่น ๆ เพื่อสร้างสารประกอบที่เป็นอันตราย เช่น กรดซัลฟิวริก และอาจส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม เนื่องจากผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นเหล่านี้ การควบคุมสารประกอบนี้ในก๊าซไอเสียจึงเป็นส่วนสำคัญของโรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงและการใช้งานทางอุตสาหกรรมอื่นๆ

เนื่องจากการกัดเซาะ การอุดตัน และความกังวลเรื่องการสะสมตัว หนึ่งในระบบที่เชื่อถือได้มากที่สุดในการควบคุมการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเหล่านี้คือกระบวนการกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์แบบเปียก (FGD) แบบหอเปิดโดยใช้หินปูน ปูนขาว น้ำทะเล หรือสารละลายอัลคาไลน์อื่นๆ หัวฉีดสเปรย์สามารถกระจายสารละลายเหล่านี้ไปยังหอดูดซับได้อย่างมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ ด้วยการสร้างรูปแบบที่สม่ำเสมอของหยดที่มีขนาดเหมาะสม หัวฉีดเหล่านี้จึงสามารถสร้างพื้นที่ผิวที่จำเป็นสำหรับการดูดซับที่เหมาะสมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะที่ลดการเคลื่อนตัวของสารละลายขัดถูเข้าไปในก๊าซไอเสีย

การเลือกหัวฉีดตัวดูดซับ FGD:
ปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณา:

สารขัดความหนาแน่นและความหนืด
ขนาดหยดที่ต้องการ
ขนาดหยดที่ถูกต้องถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่ามีอัตราการดูดซึมที่เหมาะสม
วัสดุหัวฉีด
เนื่องจากก๊าซไอเสียมักจะมีฤทธิ์กัดกร่อนและน้ำยาขัดมักจะเป็นสารละลายที่มีปริมาณของแข็งและคุณสมบัติในการเสียดสีสูง การเลือกวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอที่เหมาะสมจึงเป็นสิ่งสำคัญ
ความต้านทานการอุดตันของหัวฉีด
เนื่องจากน้ำยาขัดถูมักเป็นสารละลายที่มีปริมาณของแข็งสูง การเลือกหัวฉีดโดยคำนึงถึงความต้านทานการอุดตันจึงเป็นสิ่งสำคัญ
รูปแบบและตำแหน่งของหัวฉีดสเปรย์
เพื่อให้แน่ใจว่าการดูดซับที่เหมาะสมจะครอบคลุมกระแสก๊าซอย่างสมบูรณ์โดยไม่มีทางเบี่ยงและระยะเวลาคงตัวที่เพียงพอถือเป็นสิ่งสำคัญ
ขนาดและประเภทของการเชื่อมต่อหัวฉีด
อัตราการไหลของของเหลวขัดที่ต้องการ
แรงดันตกคร่อมที่มีอยู่ (∆P) ทั่วทั้งหัวฉีด
∆P = แรงดันจ่ายที่ทางเข้าหัวฉีด – ประมวลผลแรงดันด้านนอกหัวฉีด
วิศวกรที่มีประสบการณ์ของเราสามารถช่วยระบุหัวฉีดที่จะทำงานได้ตามความต้องการพร้อมกับรายละเอียดการออกแบบของคุณ
การใช้หัวฉีดโช้ค FGD ทั่วไปและอุตสาหกรรม:
โรงไฟฟ้าถ่านหินและเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่นๆ
โรงกลั่นน้ำมัน
เตาเผาขยะชุมชน
เตาเผาปูนซีเมนต์
โรงถลุงโลหะ

เอกสารข้อมูลวัสดุ SiC

ข้อเสียของ Lime/Limestone

ดังที่แสดงในรูปที่ 1 ระบบ FGD ที่ใช้การออกซิเดชันแบบบังคับด้วยปูนขาว/หินปูน (LSFO) ประกอบด้วยระบบย่อยหลักสามระบบ:

• การเตรียมรีเอเจนต์ การจัดการ และการเก็บรักษา
• เรือดูดซับ
• การจัดการของเสียและผลพลอยได้

การเตรียมรีเอเจนต์ประกอบด้วยการลำเลียงหินปูนบด (CaCO3) จากไซโลจัดเก็บไปยังถังป้อนที่ปั่นป่วน จากนั้นสารละลายหินปูนที่ได้จะถูกสูบไปยังถังดูดซับพร้อมกับก๊าซไอเสียของหม้อไอน้ำและอากาศออกซิไดซ์ หัวฉีดสเปรย์จะส่งหยดรีเอเจนต์ละเอียดซึ่งจะไหลสวนทางกับก๊าซไอเสียที่เข้ามา SO2 ในก๊าซไอเสียจะทำปฏิกิริยากับรีเอเจนต์ที่มีแคลเซียมสูงจนเกิดเป็นแคลเซียมซัลไฟต์ (CaSO3) และ CO2 อากาศที่ป้อนเข้าไปในตัวดูดซับจะส่งเสริมการออกซิเดชันของ CaSO3 ไปเป็น CaSO4 (รูปแบบไดไฮเดรต)

ปฏิกิริยา LSFO พื้นฐานคือ:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

สารละลายที่ถูกออกซิไดซ์จะสะสมที่ด้านล่างของตัวดูดซับ และต่อมาจะถูกรีไซเคิลพร้อมกับรีเอเจนต์ใหม่กลับไปที่ส่วนหัวของหัวฉีดสเปรย์ ส่วนหนึ่งของกระแสรีไซเคิลจะถูกถอนออกไปยังระบบจัดการของเสีย/ผลพลอยได้ ซึ่งโดยทั่วไปจะประกอบด้วยไฮโดรไซโคลน ตัวกรองแบบดรัมหรือสายพาน และถังเก็บน้ำเสีย/สุราที่ถูกปั่นป่วน น้ำเสียจากถังพักจะถูกรีไซเคิลกลับไปยังถังป้อนรีเอเจนต์หินปูนหรือไฮโดรไซโคลนซึ่งน้ำล้นจะถูกกำจัดออกเป็นผลเสีย

แผนผังกระบวนการขัดแบบเปียกแบบออกซิไดซ์แบบบังคับด้วยหินปูน/หินปูนทั่วไป

โดยทั่วไประบบ LSFO แบบเปียกสามารถบรรลุประสิทธิภาพการกำจัด SO2 ได้ถึง 95-97 เปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตาม การจะบรรลุระดับที่สูงกว่าร้อยละ 97.5 เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการควบคุมการปล่อยมลพิษนั้นเป็นเรื่องยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโรงงานที่ใช้ถ่านหินที่มีกำมะถันสูง สามารถเติมตัวเร่งปฏิกิริยาแมกนีเซียมหรือเผาหินปูนให้เป็นปูนขาวที่มีปฏิกิริยาสูง (CaO) ได้ แต่การปรับเปลี่ยนดังกล่าวเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์โรงงานเพิ่มเติม ตลอดจนค่าแรงและค่าไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น การเผาปูนขาวจำเป็นต้องมีการติดตั้งเตาเผาปูนขาวแยกต่างหาก นอกจากนี้ ปูนขาวยังตกตะกอนได้ง่าย และเพิ่มโอกาสที่จะเกิดการสะสมของตะกรันในตัวฟอก

ค่าใช้จ่ายในการเผาด้วยเตาเผาปูนขาวสามารถลดลงได้โดยการฉีดหินปูนเข้าไปในเตาหม้อไอน้ำโดยตรง ในแนวทางนี้ ปูนขาวที่เกิดขึ้นในหม้อไอน้ำจะถูกลำเลียงพร้อมกับก๊าซไอเสียเข้าไปในเครื่องฟอก ปัญหาที่เป็นไปได้ ได้แก่ การเปรอะเปื้อนของหม้อไอน้ำ การรบกวนการถ่ายเทความร้อน และการหยุดการทำงานของปูนขาวเนื่องจากการเผาไหม้มากเกินไปในหม้อไอน้ำ นอกจากนี้ ปูนขาวยังช่วยลดอุณหภูมิการไหลของเถ้าหลอมเหลวในหม้อต้มที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง ส่งผลให้เกิดการสะสมตัวของของแข็งซึ่งจะไม่เกิดขึ้น

โดยทั่วไปแล้วของเสียที่เป็นของเหลวจากกระบวนการ LSFO จะถูกส่งไปยังบ่อรักษาเสถียรภาพพร้อมกับของเสียที่เป็นของเหลวจากที่อื่นในโรงไฟฟ้า น้ำทิ้งที่เป็นของเหลว FGD แบบเปียกสามารถอิ่มตัวด้วยสารประกอบซัลไฟต์และซัลเฟต และโดยทั่วไปการพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมจะจำกัดการปล่อยสารออกสู่แม่น้ำ ลำธาร หรือแหล่งน้ำอื่นๆ นอกจากนี้ การรีไซเคิลน้ำเสีย/สุรากลับไปยังเครื่องฟอกอาจทำให้เกิดการสะสมของเกลือโซเดียม โพแทสเซียม แคลเซียม แมกนีเซียม หรือคลอไรด์ที่ละลายน้ำได้ สายพันธุ์เหล่านี้สามารถตกผลึกได้ในที่สุด เว้นแต่จะมีเลือดออกเพียงพอเพื่อรักษาความเข้มข้นของเกลือที่ละลายให้ต่ำกว่าความอิ่มตัว ปัญหาเพิ่มเติมอีกประการหนึ่งคืออัตราการตกตะกอนที่ช้าของของแข็งของเสีย ซึ่งส่งผลให้มีความต้องการบ่อรักษาเสถียรภาพขนาดใหญ่และมีปริมาณสูง ในสภาวะทั่วไป ชั้นที่ตกตะกอนในบ่อรักษาเสถียรภาพสามารถมีเฟสของเหลวได้ 50 เปอร์เซ็นต์หรือมากกว่า แม้จะจัดเก็บเป็นเวลาหลายเดือนก็ตาม

แคลเซียมซัลเฟตที่ได้มาจากสารละลายรีไซเคิลของตัวดูดซับอาจมีหินปูนที่ไม่ทำปฏิกิริยาและเถ้าแคลเซียมซัลไฟต์สูง สารปนเปื้อนเหล่านี้สามารถป้องกันไม่ให้แคลเซียมซัลเฟตขายเป็นยิปซั่มสังเคราะห์เพื่อใช้ในการผลิตแผ่นผนัง ปูนปลาสเตอร์ และซีเมนต์ หินปูนที่ไม่ทำปฏิกิริยาคือสิ่งเจือปนส่วนใหญ่ที่พบในยิปซั่มสังเคราะห์ และยังเป็นสิ่งเจือปนทั่วไปในยิปซั่มธรรมชาติ (จากการขุด) แม้ว่าหินปูนจะไม่รบกวนคุณสมบัติของแผ่นผนังขั้นสุดท้าย แต่คุณสมบัติการขัดถูของหินปูนทำให้เกิดปัญหาการสึกหรอสำหรับอุปกรณ์ในกระบวนการผลิต แคลเซียมซัลไฟต์เป็นสิ่งเจือปนที่ไม่พึงประสงค์ในยิปซั่มใดๆ เนื่องจากขนาดอนุภาคละเอียดของยิปซั่มทำให้เกิดปัญหาในการปรับขนาดและปัญหาในกระบวนการผลิตอื่นๆ เช่น การล้างเค้กและการแยกน้ำออก

หากของแข็งที่สร้างขึ้นในกระบวนการ LSFO ไม่สามารถวางตลาดในเชิงพาณิชย์ในรูปแบบยิปซั่มสังเคราะห์ได้ จะทำให้เกิดปัญหาในการกำจัดของเสียที่ใหญ่หลวง สำหรับหม้อไอน้ำขนาด 1,000 เมกะวัตต์ที่ใช้ถ่านหินกำมะถัน 1 เปอร์เซ็นต์ ปริมาณยิปซั่มจะอยู่ที่ประมาณ 550 ตัน (สั้น) ต่อวัน สำหรับโรงงานเดียวกันที่ใช้ถ่านหินกำมะถัน 2 เปอร์เซ็นต์ การผลิตยิปซั่มจะเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 1,100 ตัน/วัน การเพิ่มการผลิตเถ้าลอยประมาณ 1,000 ตัน/วัน ทำให้ปริมาณขยะรวมอยู่ที่ประมาณ 1,550 ตัน/วันสำหรับกรณีถ่านหินกำมะถัน 1 เปอร์เซ็นต์ และ 2,100 ตัน/วันสำหรับกรณีกำมะถัน 2 เปอร์เซ็นต์

ข้อดี EADS

ทางเลือกเทคโนโลยีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วแทนการขัดถู LSFO แทนที่หินปูนด้วยแอมโมเนียเป็นรีเอเจนต์สำหรับการกำจัด SO2 ส่วนประกอบในการกัด การจัดเก็บ การจัดการ และการขนส่งรีเอเจนต์ที่เป็นของแข็งในระบบ LSFO จะถูกแทนที่ด้วยถังเก็บแบบธรรมดาสำหรับแอมโมเนียที่เป็นน้ำหรือปราศจากน้ำ รูปที่ 2 แสดงแผนผังโฟลว์สำหรับระบบ EADS ที่จัดทำโดย JET Inc.

แอมโมเนีย ก๊าซไอเสีย อากาศออกซิไดซ์ และน้ำที่ใช้ในกระบวนการผลิตจะเข้าสู่ตัวดูดซับที่มีหัวฉีดสเปรย์หลายระดับ หัวฉีดจะสร้างหยดเล็กๆ ของรีเอเจนต์ที่ประกอบด้วยแอมโมเนีย เพื่อให้แน่ใจว่ารีเอเจนต์จะสัมผัสกับก๊าซไอเสียที่เข้ามาอย่างใกล้ชิดตามปฏิกิริยาต่อไปนี้:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

SO2 ในกระแสก๊าซไอเสียจะทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียในครึ่งบนของถังเพื่อผลิตแอมโมเนียมซัลไฟต์ ด้านล่างของถังดูดซับทำหน้าที่เป็นถังออกซิเดชัน โดยที่อากาศจะออกซิไดซ์แอมโมเนียมซัลไฟต์เป็นแอมโมเนียมซัลเฟต สารละลายแอมโมเนียมซัลเฟตที่ได้จะถูกปั๊มกลับไปยังส่วนหัวของหัวฉีดสเปรย์ที่ตัวดูดซับหลายระดับ ก่อนที่ก๊าซไอเสียที่ผ่านการขัดแล้วจะออกจากด้านบนของตัวดูดซับ ก๊าซจะผ่านระบบไล่ฝ้าเพื่อรวมตัวเป็นละอองของเหลวที่กักตัวไว้และจับอนุภาคละเอียด

ปฏิกิริยาแอมโมเนียกับ SO2 และการออกซิเดชันของซัลไฟต์เป็นซัลเฟตทำให้มีอัตราการใช้รีเอเจนต์สูง แอมโมเนียมซัลเฟตผลิตได้สี่ปอนด์ต่อแอมโมเนียที่บริโภคทุกปอนด์

เช่นเดียวกับกระบวนการ LSFO ส่วนหนึ่งของกระแสการรีไซเคิลรีเอเจนต์/ผลิตภัณฑ์สามารถถูกถอนออกเพื่อผลิตผลพลอยได้ในเชิงพาณิชย์ ในระบบ EADS สารละลายผลิตภัณฑ์ที่นำออกจะถูกปั๊มไปยังระบบนำของแข็งกลับคืนมาซึ่งประกอบด้วยไฮโดรไซโคลนและเครื่องหมุนเหวี่ยงเพื่อให้ผลิตภัณฑ์แอมโมเนียมซัลเฟตเข้มข้นก่อนนำไปอบแห้งและบรรจุภัณฑ์ ของเหลวทั้งหมด (น้ำล้นของไฮโดรไซโคลนและเครื่องหมุนเหวี่ยงเหวี่ยง) จะถูกส่งกลับไปยังถังสารละลาย จากนั้นนำกลับเข้าไปในกระแสรีไซเคิลแอมโมเนียมซัลเฟตของตัวดูดซับ

• ระบบ EADS ให้ประสิทธิภาพการกำจัด SO2 ที่สูงกว่า (>99%) ซึ่งช่วยให้โรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการผสมถ่านหินที่มีราคาถูกกว่าและมีกำมะถันสูงกว่า
• ในขณะที่ระบบ LSFO สร้าง CO2 0.7 ตันต่อ SO2 ที่ถูกกำจัดออกทุก ๆ ตัน กระบวนการ EADS จะไม่สร้าง CO2
• เนื่องจากปูนขาวและหินปูนมีปฏิกิริยาน้อยกว่าเมื่อเทียบกับแอมโมเนียสำหรับการกำจัด SO2 จึงจำเป็นต้องใช้น้ำในกระบวนการที่สูงขึ้นและพลังงานในการสูบเพื่อให้ได้อัตราการหมุนเวียนที่สูง ส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานของระบบ LSFO สูงขึ้น
• ต้นทุนเงินทุนสำหรับระบบ EADS มีความคล้ายคลึงกับต้นทุนสำหรับการสร้างระบบ LSFO ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น แม้ว่าระบบ EADS ต้องการอุปกรณ์การแปรรูปและบรรจุภัณฑ์ของผลิตภัณฑ์ผลพลอยได้ของแอมโมเนียมซัลเฟต แต่สิ่งอำนวยความสะดวกในการเตรียมรีเอเจนต์ที่เกี่ยวข้องกับ LSFO ก็ไม่จำเป็นสำหรับการสี การจัดการ และการขนส่ง

ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นที่สุดของ EADS คือการกำจัดของเสียทั้งของเหลวและของแข็ง เทคโนโลยี EADS เป็นกระบวนการปล่อยของเหลวเป็นศูนย์ ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องมีการบำบัดน้ำเสีย ผลพลอยได้ของแอมโมเนียมซัลเฟตที่เป็นของแข็งมีจำหน่ายในท้องตลาด แอมโมเนียซัลเฟตเป็นปุ๋ยและส่วนประกอบปุ๋ยที่มีการใช้มากที่สุดในโลก โดยคาดว่าตลาดทั่วโลกจะเติบโตจนถึงปี 2573 นอกจากนี้ แม้ว่าการผลิตแอมโมเนียมซัลเฟตต้องใช้เครื่องหมุนเหวี่ยง เครื่องอบแห้ง เครื่องลำเลียง และบรรจุภัณฑ์ แต่สินค้าเหล่านี้ไม่มีกรรมสิทธิ์ในเชิงพาณิชย์ มีอยู่. ปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟตสามารถชดเชยต้นทุนสำหรับการกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากแอมโมเนีย และอาจให้ผลกำไรจำนวนมาก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาวะเศรษฐกิจและตลาด

แผนผังกระบวนการกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์แอมโมเนียที่มีประสิทธิภาพ

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd เป็นหนึ่งในโซลูชั่นวัสดุใหม่เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ใหญ่ที่สุดในประเทศจีน เซรามิกทางเทคนิค SiC: ความแข็งของ Moh คือ 9 (ความแข็งของ Moh ใหม่คือ 13) มีความต้านทานต่อการกัดเซาะและการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ทนทานต่อการเสียดสี – ต้านทานการเสียดสีและต่อต้านอนุมูลอิสระได้ดีเยี่ยม อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ SiC ยาวนานกว่าวัสดุอลูมินา 92% ถึง 4 ถึง 5 เท่า MOR ของ RBSiC อยู่ที่ 5 ถึง 7 เท่าของ SNBSC ซึ่งสามารถใช้กับรูปร่างที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ ขั้นตอนการเสนอราคารวดเร็ว การส่งมอบเป็นไปตามที่สัญญาไว้ และคุณภาพไม่เป็นรองใคร เรายังคงยืนหยัดในการท้าทายเป้าหมายของเราและมอบหัวใจของเรากลับคืนสู่สังคม