Vòi phun Silicon Carbide FGD để khử lưu huỳnh trong nhà máy điện

Đầu phun hấp thụ khử lưu huỳnh khí thải (FGD)
Loại bỏ các oxit lưu huỳnh, thường được gọi là SOx, khỏi khí thải bằng thuốc thử kiềm, chẳng hạn như bùn đá vôi ướt.

Khi nhiên liệu hóa thạch được sử dụng trong quá trình đốt để chạy nồi hơi, lò nung hoặc thiết bị khác, chúng có khả năng giải phóng SO2 hoặc SO3 như một phần của khí thải. Các oxit lưu huỳnh này dễ dàng phản ứng với các nguyên tố khác tạo thành hợp chất có hại như axit sunfuric và có khả năng ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người và môi trường. Do những tác động tiềm tàng này, việc kiểm soát hợp chất này trong khí thải là một phần thiết yếu của các nhà máy điện đốt than và các ứng dụng công nghiệp khác.

Do mối lo ngại về xói mòn, tắc nghẽn và tích tụ, một trong những hệ thống đáng tin cậy nhất để kiểm soát lượng khí thải này là quy trình khử lưu huỳnh khí thải ướt (FGD) trong tháp mở bằng cách sử dụng đá vôi, vôi ngậm nước, nước biển hoặc dung dịch kiềm khác. Vòi phun có thể phân phối các chất bùn này vào tháp hấp thụ một cách hiệu quả và đáng tin cậy. Bằng cách tạo ra các mẫu đồng nhất của các giọt có kích thước phù hợp, các vòi phun này có thể tạo ra diện tích bề mặt cần thiết một cách hiệu quả để hấp thụ thích hợp đồng thời giảm thiểu sự cuốn theo dung dịch lọc vào khí thải.

Chọn vòi hấp thụ FGD:
Các yếu tố quan trọng cần xem xét:

Mật độ và độ nhớt của phương tiện chà
Kích thước giọt yêu cầu
Kích thước giọt chính xác là điều cần thiết để đảm bảo tỷ lệ hấp thụ thích hợp
Vật liệu vòi phun
Vì khí thải thường có tính ăn mòn và chất lỏng cọ rửa thường là bùn có hàm lượng chất rắn cao và đặc tính mài mòn nên việc lựa chọn vật liệu chống ăn mòn và mài mòn thích hợp là rất quan trọng.
Chống tắc nghẽn vòi phun
Vì chất lỏng chà rửa thường là chất bùn có hàm lượng chất rắn cao nên việc lựa chọn vòi phun có khả năng chống tắc nghẽn là rất quan trọng.
Kiểu dáng và vị trí phun vòi phun
Để đảm bảo sự hấp thụ thích hợp, bao phủ hoàn toàn dòng khí mà không có đường vòng và thời gian lưu trú đủ là điều quan trọng.
Kích thước và loại kết nối vòi phun
Tốc độ dòng chất lỏng chà cần thiết
Độ giảm áp suất khả dụng (∆P) qua vòi phun
∆P = áp suất cung cấp tại đầu vào vòi phun – áp suất xử lý bên ngoài vòi phun
Các kỹ sư giàu kinh nghiệm của chúng tôi có thể giúp xác định vòi phun nào sẽ hoạt động theo yêu cầu với chi tiết thiết kế của bạn
Công dụng và ngành công nghiệp vòi hấp thụ FGD phổ biến:
Nhà máy điện than và nhiên liệu hóa thạch khác
Nhà máy lọc dầu
Lò đốt rác thải đô thị
Lò nung xi măng
Nhà máy luyện kim loại

Bảng dữ liệu vật liệu SiC

Hạn chế của Vôi/Đá vôi

Như được hiển thị trong Hình 1, các hệ thống FGD sử dụng quá trình oxy hóa cưỡng bức vôi/đá vôi (LSFO) bao gồm ba hệ thống phụ chính:

• Chuẩn bị, xử lý và bảo quản thuốc thử
• Bình hấp thụ
• Xử lý chất thải và sản phẩm phụ

Chuẩn bị thuốc thử bao gồm vận chuyển đá vôi đã nghiền (CaCO3) từ silo chứa đến bể chứa được khuấy trộn. Bùn đá vôi thu được sau đó được bơm vào bình hấp thụ cùng với khí thải lò hơi và không khí oxy hóa. Vòi phun cung cấp các giọt thuốc thử mịn sau đó chảy ngược dòng với khí thải đi vào. SO2 trong khí thải phản ứng với thuốc thử giàu canxi tạo thành canxi sulfite (CaSO3) và CO2. Không khí đưa vào thiết bị hấp thụ sẽ thúc đẩy quá trình oxy hóa CaSO3 thành CaSO4 (dạng dihydrat).

Các phản ứng LSFO cơ bản là:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Bùn bị oxy hóa tích tụ ở đáy thiết bị hấp thụ và sau đó được tái chế cùng với thuốc thử mới trở lại đầu vòi phun. Một phần của dòng tái chế được rút vào hệ thống xử lý chất thải/sản phẩm phụ, thường bao gồm hydrocyclones, bộ lọc trống hoặc vành đai và bể chứa nước thải/rượu khuấy trộn. Nước thải từ bể chứa được tái chế trở lại bể chứa thuốc thử đá vôi hoặc hydrocyclone, nơi phần tràn được loại bỏ dưới dạng nước thải.

Sơ đồ quy trình chà ướt bằng vôi/đá vôi cưỡng bức Oxidatin điển hình

Các hệ thống LSFO ướt thường có thể đạt hiệu suất loại bỏ SO2 là 95-97%. Tuy nhiên, việc đạt mức trên 97,5% để đáp ứng yêu cầu kiểm soát khí thải là rất khó, đặc biệt đối với các nhà máy sử dụng than có hàm lượng lưu huỳnh cao. Chất xúc tác magiê có thể được thêm vào hoặc đá vôi có thể được nung thành vôi có hoạt tính cao hơn (CaO), nhưng những sửa đổi như vậy liên quan đến việc bổ sung thêm thiết bị nhà máy cũng như chi phí nhân công và điện năng liên quan. Ví dụ, nung thành vôi đòi hỏi phải lắp đặt lò nung vôi riêng. Ngoài ra, vôi dễ dàng kết tủa và điều này làm tăng khả năng hình thành cặn bám trong máy lọc.

Chi phí nung bằng lò vôi có thể giảm bằng cách bơm trực tiếp đá vôi vào lò hơi. Theo phương pháp này, vôi sinh ra trong lò hơi được đưa theo khí thải vào máy lọc. Các vấn đề có thể xảy ra bao gồm tắc nghẽn nồi hơi, cản trở quá trình truyền nhiệt và vô hiệu hóa vôi do đốt quá mức trong nồi hơi. Hơn nữa, vôi làm giảm nhiệt độ dòng chảy của tro nóng chảy trong nồi hơi đốt than, dẫn đến cặn rắn mà lẽ ra sẽ không xảy ra.

Chất thải lỏng từ quy trình LSFO thường được dẫn đến các bể ổn định cùng với chất thải lỏng từ nơi khác trong nhà máy điện. Nước thải lỏng FGD ướt có thể được bão hòa với các hợp chất sulfit và sunfat và các cân nhắc về môi trường thường hạn chế việc thải chất này ra sông, suối hoặc các nguồn nước khác. Ngoài ra, việc tái chế nước thải/rượu trở lại máy lọc có thể dẫn đến sự tích tụ các muối natri, kali, canxi, magie hoặc clorua hòa tan. Những loài này cuối cùng có thể kết tinh trừ khi được cung cấp đủ lượng nước để giữ nồng độ muối hòa tan dưới mức bão hòa. Một vấn đề nữa là tốc độ lắng của chất thải rắn chậm, dẫn đến nhu cầu về các ao ổn định lớn, dung tích lớn. Trong điều kiện điển hình, lớp lắng trong ao ổn định có thể chứa 50% pha lỏng hoặc nhiều hơn ngay cả sau vài tháng bảo quản.

Canxi sunfat thu hồi từ bùn tái chế chất hấp thụ có thể chứa nhiều đá vôi chưa phản ứng và tro canxi sunfit. Những chất gây ô nhiễm này có thể ngăn cản việc bán canxi sunfat dưới dạng thạch cao tổng hợp để sử dụng trong sản xuất ván ốp tường, thạch cao và xi măng. Đá vôi không phản ứng là tạp chất chủ yếu được tìm thấy trong thạch cao tổng hợp và nó cũng là tạp chất phổ biến trong thạch cao tự nhiên (khai thác). Mặc dù bản thân đá vôi không ảnh hưởng đến các đặc tính của sản phẩm cuối cùng của tấm ốp tường nhưng đặc tính mài mòn của nó gây ra các vấn đề về mài mòn đối với thiết bị xử lý. Canxi sulfite là tạp chất không mong muốn trong bất kỳ loại thạch cao nào vì kích thước hạt mịn của nó gây ra các vấn đề về tỷ lệ và các vấn đề xử lý khác như rửa bánh và khử nước.

Nếu chất rắn được tạo ra trong quy trình LSFO không được bán trên thị trường thương mại dưới dạng thạch cao tổng hợp thì điều này sẽ đặt ra một vấn đề lớn về xử lý chất thải. Đối với một lò hơi công suất 1000 MW đốt than lưu huỳnh 1%, lượng thạch cao khoảng 550 tấn (ngắn)/ngày. Đối với cùng một nhà máy đốt than lưu huỳnh 2%, sản lượng thạch cao tăng lên khoảng 1100 tấn/ngày. Thêm khoảng 1000 tấn/ngày để sản xuất tro bay, điều này nâng tổng khối lượng chất thải rắn lên khoảng 1550 tấn/ngày đối với trường hợp than 1% lưu huỳnh và 2100 tấn/ngày đối với trường hợp 2% lưu huỳnh.

Ưu điểm của EADS

Một công nghệ đã được chứng minh thay thế cho quá trình lọc LSFO thay thế đá vôi bằng amoniac làm thuốc thử để loại bỏ SO2. Các thành phần nghiền, lưu trữ, xử lý và vận chuyển thuốc thử rắn trong hệ thống LSFO được thay thế bằng các bể chứa đơn giản chứa amoniac dạng nước hoặc khan. Hình 2 thể hiện sơ đồ quy trình cho hệ thống EADS do JET Inc. cung cấp.

Amoniac, khí thải, không khí oxy hóa và nước xử lý đi vào thiết bị hấp thụ có chứa nhiều cấp vòi phun. Các vòi phun tạo ra các giọt thuốc thử chứa amoniac để đảm bảo sự tiếp xúc chặt chẽ của thuốc thử với khí thải đi vào theo các phản ứng sau:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

SO2 trong dòng khí thải phản ứng với amoniac ở nửa trên của bình để tạo ra amoni sulfite. Đáy bình hấp thụ đóng vai trò là bể oxy hóa, nơi không khí oxy hóa amoni sulfite thành amoni sunfat. Dung dịch amoni sunfat thu được được bơm trở lại đầu vòi phun ở nhiều mức trong thiết bị hấp thụ. Trước khi khí thải đã được lọc sạch thoát ra khỏi đỉnh của thiết bị hấp thụ, nó sẽ đi qua một thiết bị tách khí để kết tụ bất kỳ giọt chất lỏng nào bị cuốn theo và thu giữ các hạt mịn.

Phản ứng amoniac với SO2 và quá trình oxy hóa sulfite thành sunfat đạt được hiệu suất sử dụng thuốc thử cao. Bốn pound ammonium sulfate được sản xuất cho mỗi pound amoniac tiêu thụ.

Giống như quy trình LSFO, một phần dòng tái chế thuốc thử/sản phẩm có thể được rút ra để tạo ra sản phẩm phụ thương mại. Trong hệ thống EADS, dung dịch sản phẩm cất cánh được bơm vào hệ thống thu hồi chất rắn bao gồm hydrocyclone và máy ly tâm để cô đặc sản phẩm amoni sunfat trước khi sấy khô và đóng gói. Tất cả chất lỏng (tràn hydrocyclone và máy ly tâm) được dẫn trở lại bể chứa bùn và sau đó được đưa lại vào dòng tái chế amoni sunfat hấp thụ.

• Hệ thống EADS mang lại hiệu suất loại bỏ SO2 cao hơn (>99%), giúp các nhà máy nhiệt điện than linh hoạt hơn trong việc pha trộn các loại than rẻ hơn, có hàm lượng lưu huỳnh cao hơn.
• Trong khi các hệ thống LSFO tạo ra 0,7 tấn CO2 cho mỗi tấn SO2 được loại bỏ thì quy trình EADS không tạo ra CO2.
• Bởi vì vôi và đá vôi ít phản ứng hơn so với amoniac để loại bỏ SO2 nên cần tiêu thụ nhiều nước và năng lượng bơm hơn để đạt được tốc độ tuần hoàn cao. Điều này dẫn đến chi phí vận hành cao hơn cho các hệ thống LSFO.
• Chi phí vốn cho hệ thống EADS tương tự như chi phí xây dựng hệ thống LSFO. Như đã lưu ý ở trên, trong khi hệ thống EADS yêu cầu thiết bị xử lý và đóng gói sản phẩm phụ ammonium sulfate, thì các cơ sở chuẩn bị thuốc thử liên quan đến LSFO lại không cần thiết để xay xát, xử lý và vận chuyển.

Ưu điểm đặc biệt nhất của EADS là loại bỏ cả chất thải lỏng và rắn. Công nghệ EADS là quy trình không thải chất lỏng, nghĩa là không cần xử lý nước thải. Sản phẩm phụ amoni sunfat rắn có thể dễ dàng bán được trên thị trường; amoniac sunfat là loại phân bón và thành phần phân bón được sử dụng nhiều nhất trên thế giới, với mức tăng trưởng thị trường trên toàn thế giới dự kiến ​​đến năm 2030. Ngoài ra, trong khi việc sản xuất amoni sunfat cần có máy ly tâm, máy sấy, băng tải và thiết bị đóng gói, những mặt hàng này không độc quyền và mang tính thương mại. có sẵn. Tùy thuộc vào điều kiện kinh tế và thị trường, phân bón amoni sunfat có thể bù đắp chi phí cho việc khử lưu huỳnh khí thải dựa trên amoniac và có khả năng mang lại lợi nhuận đáng kể.

Sơ đồ quy trình khử lưu huỳnh amoniac hiệu quả

Shandong Zhongpeng Special Gốm sứ Co., Ltd là một trong những giải pháp vật liệu mới bằng gốm silicon cacbua lớn nhất tại Trung Quốc. Gốm kỹ thuật SiC: Độ cứng của Moh là 9 (độ cứng của New Moh là 13), có khả năng chống xói mòn và ăn mòn cực tốt, khả năng chống mài mòn – chống oxy hóa và chống oxy hóa cực tốt. Tuổi thọ của sản phẩm SiC dài hơn 4 đến 5 lần so với vật liệu alumina 92%. MOR của RBSiC gấp 5 đến 7 lần so với SNBSC, nó có thể được sử dụng cho các hình dạng phức tạp hơn. Quá trình báo giá nhanh chóng, giao hàng đúng như cam kết và chất lượng không đâu sánh bằng. Chúng tôi luôn kiên trì thử thách mục tiêu của mình và cống hiến trái tim mình cho xã hội.