Forbrænding af kul i kraftværker producerer fast affald, såsom bund- og flyveaske, og røggas, der udledes til atmosfæren. Mange anlæg er forpligtet til at fjerne SOx-emissioner fra røggassen ved hjælp af røggasafsvovlingssystemer (FGD). De tre førende FGD-teknologier, der anvendes i USA, er vådskrubning (85 % af installationerne), tørskrubning (12 %) og tør sorbentinjektion (3 %). Vådskrubbere fjerner typisk mere end 90 % af SOx'en sammenlignet med tørskrubbere, som fjerner 80 %. Denne artikel præsenterer state-of-the-art teknologier til behandling af spildevand, der genereres ved vådskrubning.FGD-systemer.
Grundlæggende om våd FGD
Våd FGD-teknologier har en opslæmningsreaktorsektion og en sektion til afvanding af faste stoffer til fælles. Forskellige typer absorbere er blevet anvendt i reaktorsektionen, herunder pakkede og bakketårne, venturi-skrubbere og sprayskrubbere. Absorberne neutraliserer de sure gasser med en alkalisk opslæmning af kalk, natriumhydroxid eller kalksten. Af en række økonomiske årsager har nyere skrubbere en tendens til at bruge kalkstensslæm.
Når kalksten reagerer med SOx under absorberens reducerende betingelser, omdannes SO2 (hovedkomponenten i SOx) til sulfit, og der produceres en opslæmning rig på calciumsulfit. Tidligere FGD-systemer (benævnt naturlig oxidation eller hæmmede oxidationssystemer) producerede et calciumsulfitbiprodukt. NyereFGD-systemeranvende en oxidationsreaktor, hvor calciumsulfitopslæmningen omdannes til calciumsulfat (gips); disse kaldes kalkstens-tvungen oxidation (LSFO) FGD-systemer.
Typiske moderne LSFO FGD-systemer bruger enten en sprøjtetårnsabsorber med en integreret oxidationsreaktor i bunden (figur 1) eller et jetboblesystem. I hvert system absorberes gassen i en kalkstensopslæmning under anoxiske forhold; opslæmningen passerer derefter til en aerob reaktor eller reaktionszone, hvor sulfit omdannes til sulfat, og gips udfældes. Den hydrauliske opholdstid i oxidationsreaktoren er omkring 20 minutter.
1. FGD-system med forceret oxidation af kalksten (LSFO) i sprøjtekolonne. I en LSFO-skrubber passerer opslæmningen til en reaktor, hvor luft tilsættes for at fremtvinge oxidation af sulfit til sulfat. Denne oxidation ser ud til at omdanne selenit til selenat, hvilket resulterer i senere behandlingsvanskeligheder. Kilde: CH2M HILL
Disse systemer fungerer typisk med suspenderede stoffer på 14 % til 18 %. Suspenderede stoffer består af fine og grove gipsstoffer, flyveaske og inert materiale, der tilføres med kalkstenen. Når det faste stof når en øvre grænse, udrenses slammet. De fleste LSFO FGD-systemer bruger mekanisk separation af faste stoffer og afvandingssystemer til at adskille gips og andre faste stoffer fra udrensningsvandet (Figur 2).
2. FGD-rensningssystem til gipsafvanding. I et typisk gipsafvandingssystem klassificeres eller separeres partikler i rensningen i grove og fine fraktioner. Fine partikler separeres i overløbet fra hydroklonen for at producere et underløb, der hovedsageligt består af store gipskrystaller (til potentielt salg), som kan afvandes til et lavt fugtindhold med et vakuumbælteafvandingssystem. Kilde: CH2M HILL
Nogle FGD-systemer bruger tyngdekraftsfortykkelsesanlæg eller bundfældningsbassiner til klassificering og afvanding af faste stoffer, og nogle bruger centrifuger eller roterende vakuumtromleafvandingssystemer, men de fleste nye systemer bruger hydrokloner og vakuumbælter. Nogle kan bruge to hydrokloner i serie for at øge fjernelsen af faste stoffer i afvandingssystemet. En del af hydroklonoverløbet kan returneres til FGD-systemet for at reducere spildevandsstrømmen.
Udrensning kan også iværksættes, når der er en ophobning af klorider i FGD-opslæmningen, hvilket er nødvendiggjort af begrænsninger pålagt af korrosionsbestandigheden af FGD-systemets konstruktionsmaterialerne.
Karakteristika for FGD-spildevand
Mange variabler påvirker sammensætningen af FGD-spildevand, såsom kul- og kalkstenssammensætning, typen af skrubber og det anvendte gipsafvandingssystem. Kul bidrager med sure gasser - såsom klorider, fluorider og sulfater - samt flygtige metaller, herunder arsen, kviksølv, selen, bor, cadmium og zink. Kalksten bidrager med jern og aluminium (fra lermineraler) til FGD-spildevandet. Kalksten pulveriseres typisk i en vådkuglemølle, og erosionen og korrosionen af kuglerne bidrager med jern til kalkstensopslæmningen. Lerarter har en tendens til at bidrage med de inerte finpartikler, hvilket er en af grundene til, at spildevand udskilles fra skrubberen.
Fra: Thomas E. Higgins, ph.d., PE; A. Thomas Sandy, PE; og Silas W. Givens, PE.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
Opslagstidspunkt: 4. august 2018