Quá trình đốt than trong các cơ sở phát điện tạo ra chất thải rắn, chẳng hạn như tro đáy và tro bay, và khí thải thải ra khí quyển. Nhiều nhà máy được yêu cầu loại bỏ khí thải SOx từ khí thải bằng hệ thống khử lưu huỳnh khí thải (FGD). Ba công nghệ FGD hàng đầu được sử dụng tại Hoa Kỳ là chà ướt (85% các cơ sở), chà khô (12%) và phun chất hấp thụ khô (3%). Máy chà ướt thường loại bỏ hơn 90% SOx, so với máy chà khô, loại bỏ 80%. Bài viết này trình bày các công nghệ tiên tiến để xử lý nước thải được tạo ra bởi máy chà ướtHệ thống FGD.
Cơ bản về FGD ướt
Các công nghệ FGD ướt có điểm chung là một phần lò phản ứng bùn và một phần tách nước rắn. Nhiều loại chất hấp thụ khác nhau đã được sử dụng, bao gồm tháp đóng gói và tháp khay, máy rửa venturi và máy rửa phun trong phần lò phản ứng. Các chất hấp thụ trung hòa các khí có tính axit bằng bùn kiềm của vôi, natri hydroxit hoặc đá vôi. Vì một số lý do kinh tế, các máy rửa mới hơn có xu hướng sử dụng bùn đá vôi.
Khi đá vôi phản ứng với SOx trong điều kiện khử của chất hấp thụ, SO2 (thành phần chính của SOx) được chuyển thành sunfit và tạo ra hỗn hợp giàu canxi sunfit. Các hệ thống FGD trước đây (được gọi là hệ thống oxy hóa tự nhiên hoặc hệ thống oxy hóa bị ức chế) tạo ra sản phẩm phụ canxi sunfit. Mới hơnHệ thống FGDsử dụng lò phản ứng oxy hóa trong đó bùn canxi sunfit được chuyển thành canxi sunfat (thạch cao); chúng được gọi là hệ thống FGD oxy hóa cưỡng bức đá vôi (LSFO).
Các hệ thống LSFO FGD hiện đại điển hình sử dụng bộ hấp thụ tháp phun có lò phản ứng oxy hóa tích hợp ở đáy (Hình 1) hoặc hệ thống sục khí phản lực. Trong mỗi hệ thống, khí được hấp thụ trong bùn đá vôi trong điều kiện thiếu oxy; bùn sau đó đi qua lò phản ứng hiếu khí hoặc vùng phản ứng, tại đó sunfit được chuyển thành sunfat và thạch cao kết tủa. Thời gian lưu giữ thủy lực trong lò phản ứng oxy hóa là khoảng 20 phút.
1. Hệ thống FGD oxy hóa cưỡng bức vôi cột phun (LSFO). Trong máy rửa LSFO, bùn được đưa đến lò phản ứng, tại đó không khí được thêm vào để oxy hóa sunfit thành sunfat. Quá trình oxy hóa này dường như chuyển selenit thành selenat, dẫn đến khó khăn trong quá trình xử lý sau này. Nguồn: CH2M HILL
Các hệ thống này thường hoạt động với chất rắn lơ lửng từ 14% đến 18%. Chất rắn lơ lửng bao gồm chất rắn thạch cao mịn và thô, tro bay và vật liệu trơ được đưa vào cùng với đá vôi. Khi chất rắn đạt đến giới hạn trên, bùn sẽ được thanh lọc. Hầu hết các hệ thống LSFO FGD sử dụng hệ thống tách chất rắn cơ học và hệ thống tách nước để tách thạch cao và các chất rắn khác khỏi nước thanh lọc (Hình 2).
2. Hệ thống tách nước thạch cao FGD. Trong hệ thống tách nước thạch cao thông thường, các hạt trong quá trình tách được phân loại hoặc tách thành các phần thô và mịn. Các hạt mịn được tách ra trong quá trình tràn từ hydroclone để tạo ra một dòng chảy dưới bao gồm chủ yếu là các tinh thể thạch cao lớn (để bán) có thể được tách nước đến hàm lượng ẩm thấp bằng hệ thống tách nước băng tải chân không. Nguồn: CH2M HILL
Một số hệ thống FGD sử dụng máy cô đặc trọng lực hoặc ao lắng để phân loại chất rắn và tách nước, và một số sử dụng máy ly tâm hoặc hệ thống tách nước trống chân không quay, nhưng hầu hết các hệ thống mới sử dụng hydroclone và băng tải chân không. Một số có thể sử dụng hai hydroclone nối tiếp để tăng khả năng loại bỏ chất rắn trong hệ thống tách nước. Một phần của hydroclone tràn có thể được đưa trở lại hệ thống FGD để giảm lưu lượng nước thải.
Quá trình thanh lọc cũng có thể được bắt đầu khi có sự tích tụ clorua trong bùn FGD, do giới hạn về khả năng chống ăn mòn của vật liệu xây dựng hệ thống FGD.
Đặc điểm nước thải FGD
Nhiều biến số ảnh hưởng đến thành phần nước thải FGD, chẳng hạn như thành phần than và đá vôi, loại máy chà và hệ thống tách nước thạch cao được sử dụng. Than góp phần tạo ra các khí có tính axit — chẳng hạn như clorua, florua và sunfat — cũng như các kim loại dễ bay hơi, bao gồm asen, thủy ngân, selen, bo, cadmium và kẽm. Đá vôi góp phần tạo ra sắt và nhôm (từ khoáng sét) vào nước thải FGD. Đá vôi thường được nghiền trong máy nghiền bi ướt và quá trình xói mòn và ăn mòn của các viên bi góp phần tạo ra sắt vào bùn đá vôi. Đất sét có xu hướng tạo ra các chất mịn trơ, đây là một trong những lý do khiến nước thải được thanh lọc khỏi máy chà.
Từ: Thomas E. Higgins, Tiến sĩ, Chuyên gia kỹ thuật; A. Thomas Sandy, Chuyên gia kỹ thuật; và Silas W. Givens, Chuyên gia kỹ thuật.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
Thời gian đăng: 04-08-2018