Η καύση άνθρακα σε εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας παράγει στερεά απόβλητα, όπως τέφρα πυθμένα και ιπτάμενη τέφρα, και καυσαέρια που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα. Πολλές μονάδες υποχρεούνται να απομακρύνουν τις εκπομπές SOx από τα καυσαέρια χρησιμοποιώντας συστήματα αποθείωσης καυσαερίων (FGD). Οι τρεις κορυφαίες τεχνολογίες FGD που χρησιμοποιούνται στις ΗΠΑ είναι ο υγρός καθαρισμός (85% των εγκαταστάσεων), ο ξηρός καθαρισμός (12%) και η έγχυση ξηρού ροφητικού (3%). Οι υγροί καθαριστές συνήθως απομακρύνουν περισσότερο από το 90% των SOx, σε σύγκριση με τους ξηρούς καθαριστές, οι οποίοι απομακρύνουν το 80%. Αυτό το άρθρο παρουσιάζει τεχνολογίες αιχμής για την επεξεργασία των λυμάτων που παράγονται από την υγρή...Συστήματα FGD.
Βασικά στοιχεία για την υγρή απογύμνωση με απογαλακτισμό
Οι τεχνολογίες υγρής αποθείωσης απαερίων (FGD) έχουν κοινό ένα τμήμα αντιδραστήρα πολτού και ένα τμήμα αφυδάτωσης στερεών. Έχουν χρησιμοποιηθεί διάφοροι τύποι απορροφητών, συμπεριλαμβανομένων πύργων με συσκευασία και δίσκους, πλυντρίδων Venturi και πλυντρίδων ψεκασμού στο τμήμα του αντιδραστήρα. Οι απορροφητές εξουδετερώνουν τα όξινα αέρια με ένα αλκαλικό πολτό ασβέστη, υδροξειδίου του νατρίου ή ασβεστόλιθου. Για διάφορους οικονομικούς λόγους, οι νεότερες πλυντρίδες τείνουν να χρησιμοποιούν πολτό ασβεστόλιθου.
Όταν ο ασβεστόλιθος αντιδρά με SOx στις αναγωγικές συνθήκες του απορροφητή, το SO2 (το κύριο συστατικό του SOx) μετατρέπεται σε θειώδες άλας και παράγεται ένα πολτό πλούσιο σε θειώδες ασβέστιο. Τα παλαιότερα συστήματα FGD (που αναφέρονται ως φυσική οξείδωση ή συστήματα ανασταλμένης οξείδωσης) παρήγαγαν ένα παραπροϊόν θειώδους ασβεστίου. ΝεότεραΣυστήματα FGDχρησιμοποιούν έναν αντιδραστήρα οξείδωσης στον οποίο το πολτό θειώδους ασβεστίου μετατρέπεται σε θειικό ασβέστιο (γύψο)· αυτά αναφέρονται ως συστήματα FGD με εξαναγκασμένη οξείδωση ασβεστόλιθου (LSFO).
Τα τυπικά σύγχρονα συστήματα LSFO FGD χρησιμοποιούν είτε έναν απορροφητή πύργου ψεκασμού με ενσωματωμένο αντιδραστήρα οξείδωσης στη βάση (Σχήμα 1) είτε ένα σύστημα φυσαλίδων με πίδακα. Σε κάθε σύστημα, το αέριο απορροφάται σε ένα πολτό ασβεστόλιθου υπό ανοξικές συνθήκες. Το πολτό στη συνέχεια διέρχεται σε έναν αερόβιο αντιδραστήρα ή ζώνη αντίδρασης, όπου το θειώδες άλας μετατρέπεται σε θειικό άλας και καθιζάνει γύψος. Ο χρόνος υδραυλικής παραμονής στον αντιδραστήρα οξείδωσης είναι περίπου 20 λεπτά.
1. Σύστημα FGD με στήλη ψεκασμού ασβεστόλιθου με εξαναγκασμένη οξείδωση (LSFO). Σε μια συσκευή καθαρισμού LSFO, το πολτό περνάει σε έναν αντιδραστήρα, όπου προστίθεται αέρας για να εξαναγκάσει την οξείδωση του θειώδους άλατος σε θειικό άλας. Αυτή η οξείδωση φαίνεται να μετατρέπει το σεληνίτη σε σεληνικό άλας, με αποτέλεσμα δυσκολίες στην επεξεργασία αργότερα. Πηγή: CH2M HILL
Αυτά τα συστήματα λειτουργούν συνήθως με αιωρούμενα στερεά σε αναλογία 14% έως 18%. Τα αιωρούμενα στερεά αποτελούνται από λεπτά και χονδρόκοκκα στερεά γύψου, ιπτάμενη τέφρα και αδρανές υλικό που εισάγεται με τον ασβεστόλιθο. Όταν τα στερεά φτάσουν σε ένα ανώτατο όριο, ο πολτός καθαρίζεται. Τα περισσότερα συστήματα LSFO FGD χρησιμοποιούν μηχανικά συστήματα διαχωρισμού στερεών και αφυδάτωσης για τον διαχωρισμό του γύψου και άλλων στερεών από το νερό καθαρισμού (Σχήμα 2).
2. Σύστημα αφυδάτωσης γύψου με καθαρισμό FGD. Σε ένα τυπικό σύστημα αφυδάτωσης γύψου, τα σωματίδια στον καθαρισμό ταξινομούνται ή διαχωρίζονται σε χονδρόκοκκα και λεπτά κλάσματα. Τα λεπτά σωματίδια διαχωρίζονται στην υπερχείλιση από τον υδροκλώνο για να παράγουν μια υπορροή που αποτελείται κυρίως από μεγάλους κρυστάλλους γύψου (για πιθανή πώληση) που μπορούν να αφυδατωθούν σε χαμηλή περιεκτικότητα σε υγρασία με ένα σύστημα αφυδάτωσης με ιμάντα κενού. Πηγή: CH2M HILL
Ορισμένα συστήματα αποθείωσης αποθειωμένων υδρατμών (FGD) χρησιμοποιούν πυκνωτές βαρύτητας ή δεξαμενές καθίζησης για την ταξινόμηση και την αφυδάτωση στερεών, και ορισμένα χρησιμοποιούν φυγοκεντρητές ή συστήματα αφυδάτωσης με περιστροφικό τύμπανο κενού, αλλά τα περισσότερα νέα συστήματα χρησιμοποιούν υδροκλώνους και ιμάντες κενού. Κάποια μπορεί να χρησιμοποιούν δύο υδροκλώνους σε σειρά για να αυξήσουν την απομάκρυνση στερεών στο σύστημα αφυδάτωσης. Ένα μέρος της υπερχείλισης του υδροκλώνου μπορεί να επιστραφεί στο σύστημα αποθείωσης αποθειωμένων υδρατμών για να μειωθεί η ροή των λυμάτων.
Ο καθαρισμός μπορεί επίσης να ξεκινήσει όταν υπάρχει συσσώρευση χλωριδίων στο πολτό αποθείωσης απαερίων (FGD), κάτι που απαιτείται από τους περιορισμούς που επιβάλλονται από την αντοχή στη διάβρωση των δομικών υλικών του συστήματος αποθείωσης απαερίων (FGD).
Χαρακτηριστικά Λυμάτων Αποθείωσης Αποβλήτων (FGD)
Πολλές μεταβλητές επηρεάζουν τη σύνθεση των λυμάτων FGD, όπως η σύνθεση του άνθρακα και του ασβεστόλιθου, ο τύπος του πλυντρίδας και το σύστημα αφυδάτωσης γύψου που χρησιμοποιείται. Ο άνθρακας συνεισφέρει όξινα αέρια - όπως χλωρίδια, φθορίδια και θειικά άλατα - καθώς και πτητικά μέταλλα, όπως αρσενικό, υδράργυρο, σελήνιο, βόριο, κάδμιο και ψευδάργυρο. Ο ασβεστόλιθος συνεισφέρει σίδηρο και αλουμίνιο (από αργιλικά ορυκτά) στα λύματα FGD. Ο ασβεστόλιθος συνήθως κονιορτοποιείται σε έναν υγρό μύλο σφαιρών και η διάβρωση και η διάβρωση των σφαιρών συνεισφέρουν σίδηρο στον πολτό ασβεστόλιθου. Οι άργιλοι τείνουν να συνεισφέρουν τα αδρανή λεπτά υγρά, γεγονός που είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους τα λύματα απομακρύνονται από τον πλυντρίδα.
Από: Thomas E. Higgins, PhD, PE· A. Thomas Sandy, PE· και Silas W. Givens, PE.
Email: caroline@rbsic-sisic.com
Ώρα δημοσίευσης: 04 Αυγούστου 2018