La combustió de carbó en instal·lacions de generació d'energia produeix residus sòlids, com ara cendres de fons i volants, i gasos de combustió que s'emeten a l'atmosfera. Moltes plantes han d'eliminar les emissions de SOx dels gasos de combustió mitjançant sistemes de dessulfuració de gasos de combustió (FGD). Les tres tecnologies FGD principals que s'utilitzen als EUA són la depuració humida (85% de les instal·lacions), la depuració seca (12%) i la injecció seca de sorbent (3%). Els depuradors humits solen eliminar més del 90% dels SOx, en comparació amb els depuradors secs, que eliminen el 80%. Aquest article presenta tecnologies d'avantguarda per al tractament de les aigües residuals generades per la depuració humida.Sistemes FGD.
Conceptes bàsics de la FGD humida
Les tecnologies de FGD humides tenen en comú una secció de reactor de fangs i una secció de deshidratació de sòlids. S'han utilitzat diversos tipus d'absorbidors, incloent torres de safata i empaquetades, depuradors venturi i depuradors per polvorització a la secció del reactor. Els absorbidors neutralitzen els gasos àcids amb una fang alcalina de calç, hidròxid de sodi o pedra calcària. Per diverses raons econòmiques, els depuradors més nous tendeixen a utilitzar fangs de pedra calcària.
Quan la pedra calcària reacciona amb el SOx en les condicions reductores de l'absorbidor, el SOx (el component principal del SOx) es converteix en sulfit i es produeix una pasta rica en sulfit de calci. Els sistemes FGD anteriors (anomenats sistemes d'oxidació natural o d'oxidació inhibida) produïen un subproducte de sulfit de calci. Els més nousSistemes FGDutilitzen un reactor d'oxidació en què la suspensió de sulfit de calci es converteix en sulfat de calci (guix); aquests es coneixen com a sistemes FGD d'oxidació forçada de pedra calcària (LSFO).
Els sistemes FGD moderns típics d'LSFO utilitzen un absorbidor de torre de polvorització amb un reactor d'oxidació integrat a la base (Figura 1) o un sistema de bombolleig a raig. En cadascun, el gas s'absorbeix en una suspensió de pedra calcària en condicions anòxiques; la suspensió passa a un reactor o zona de reacció aeròbica, on el sulfit es converteix en sulfat i precipita guix. El temps de retenció hidràulica al reactor d'oxidació és d'uns 20 minuts.
1. Sistema FGD d'oxidació forçada de pedra calcària amb columna de polvorització (LSFO). En un depurador de LSFO, la suspensió passa a un reactor, on s'afegeix aire per forçar l'oxidació del sulfit a sulfat. Aquesta oxidació sembla convertir el selenit en selenat, cosa que provoca dificultats de tractament posteriors. Font: CH2M HILL
Aquests sistemes solen funcionar amb sòlids en suspensió del 14% al 18%. Els sòlids en suspensió consisteixen en sòlids de guix fins i gruixuts, cendres volants i material inert introduït amb la pedra calcària. Quan els sòlids arriben a un límit superior, la suspensió es purga. La majoria dels sistemes de FGD amb LSFO utilitzen sistemes mecànics de separació i deshidratació de sòlids per separar el guix i altres sòlids de l'aigua de purga (Figura 2).
2. Sistema de deshidratació de guix amb purga FGD. En un sistema típic de deshidratació de guix, les partícules de la purga es classifiquen o separen en fraccions gruixudes i fines. Les partícules fines se separen al sobreeixidor de l'hidroclon per produir un subflux que consisteix principalment en grans cristalls de guix (per a la seva possible venda) que es poden deshidratar fins a un baix contingut d'humitat amb un sistema de deshidratació amb cinta de buit. Font: CH2M HILL
Alguns sistemes FGD utilitzen espessidors per gravetat o basses de decantació per a la classificació i deshidratació de sòlids, i alguns utilitzen centrífugues o sistemes de deshidratació de tambors rotatius al buit, però la majoria dels sistemes nous utilitzen hidroclons i cintes de buit. Alguns poden utilitzar dos hidroclons en sèrie per augmentar l'eliminació de sòlids en el sistema de deshidratació. Una part del sobreeiximent d'hidroclons es pot retornar al sistema FGD per reduir el flux d'aigües residuals.
La purga també es pot iniciar quan hi ha una acumulació de clorurs a la suspensió de FGD, necessària pels límits imposats per la resistència a la corrosió dels materials de construcció del sistema FGD.
Característiques de les aigües residuals de FGD
Moltes variables afecten la composició de les aigües residuals de la FGD, com ara la composició del carbó i la pedra calcària, el tipus de depurador i el sistema de deshidratació del guix utilitzat. El carbó aporta gasos àcids, com ara clorurs, fluorurs i sulfat, així com metalls volàtils, com ara arsènic, mercuri, seleni, bor, cadmi i zinc. La pedra calcària aporta ferro i alumini (dels minerals argilosos) a les aigües residuals de la FGD. La pedra calcària es polvoritza normalment en un molí de boles humides, i l'erosió i la corrosió de les boles contribueixen al ferro de la pasta de pedra calcària. Les argiles tendeixen a contribuir amb les fines inerts, que és una de les raons per les quals les aigües residuals es purguen del depurador.
De: Thomas E. Higgins, PhD, PE; A. Thomas Sandy, PE; i Silas W. Givens, PE.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
Data de publicació: 04-08-2018