Ränikarbiidist FGD-otsik väävlitustamiseks elektrijaamas

Suitsugaaside väävlitustamisega (FGD) absorbeerija düüsid
Vääveloksiidide, mida tavaliselt nimetatakse SOx-ideks, eemaldamine heitgaasidest leeliselise reagendi, näiteks märja lubjakivisuspensiooni abil.

Kui fossiilkütuseid kasutatakse põlemisprotsessides katelde, ahjude või muude seadmete käitamiseks, on neil potentsiaal heitgaasides eraldada SO2 või SO3. Need vääveloksiidid reageerivad kergesti teiste elementidega, moodustades kahjulikke ühendeid, näiteks väävelhapet, ja võivad negatiivselt mõjutada inimeste tervist ja keskkonda. Nende võimalike mõjude tõttu on selle ühendi kontrollimine suitsugaasides söeküttel töötavate elektrijaamade ja muude tööstuslike rakenduste oluline osa.

Erosiooni, ummistuste ja setete tekkimise ohu tõttu on üks usaldusväärsemaid süsteeme nende heitkoguste kontrollimiseks avatud torniga märg suitsugaaside väävlitustamise (FGD) protsess, mis kasutab lubjakivi, hüdreeritud lupja, merevett või muud leeliselist lahust. Pihustusdüüsid suudavad neid suspensioone tõhusalt ja usaldusväärselt neeldumistornidesse jaotada. Luues ühtlase mustri õige suurusega piiskadest, suudavad need düüsid tõhusalt luua pinna, mis on vajalik nõuetekohaseks neeldumiseks, minimeerides samal ajal puhastuslahuse sattumist suitsugaasi.

FGD-i absorbeeriva otsiku valimine:
Olulised tegurid, mida arvestada:

Puhastusmeedia tihedus ja viskoossus
Nõutav tilga suurus
Õige tilga suurus on oluline õige imendumiskiiruse tagamiseks
Düüsi materjal
Kuna suitsugaas on sageli söövitav ja puhastusvedelik on sageli suure tahke aine sisaldusega ja abrasiivsete omadustega suspensioon, on oluline valida sobiv korrosiooni- ja kulumiskindel materjal.
Düüsi ummistuse vastupanu
Kuna puhastusvedelik on sageli suure tahkete ainete sisaldusega suspensioon, on otsiku valimisel oluline arvestada ummistuskindlusega.
Düüsi pihustusmuster ja paigutus
Nõuetekohase neeldumise tagamiseks on oluline gaasivoo täielik katmine ilma möödaviiguta ja piisav viibeaeg
Düüsi ühenduse suurus ja tüüp
Nõutavad puhastusvedeliku voolukiirused
Düüsi kaudu tekkiv rõhulang (∆P)
∆P = toiterõhk düüsi sisselaskeava juures – protsessirõhk düüsi välisküljel
Meie kogenud insenerid aitavad teil kindlaks teha, milline otsik vastab teie projekti üksikasjadele.
FGD-i absorbeerivate otsikute tavalised kasutusalad ja tööstusharud:
Kivisöel ja muudel fossiilkütustel töötavad elektrijaamad
Nafta rafineerimistehased
Olmejäätmete põletusahjud
Tsemendiahjud
Metallisulatustehased

SiC materjali andmeleht

Lubja/lubjakivi puudused

Nagu joonisel 1 näidatud, hõlmavad lubja/lubjakivi sundoksüdeerimist (LSFO) kasutavad suitsugaaside väävlitussüsteemid kolme peamist alamsüsteemi:

• Reaktiivi ettevalmistamine, käitlemine ja säilitamine
• Absorberanum
• Jäätmete ja kõrvalsaaduste käitlemine

Reaktiivi ettevalmistamine seisneb purustatud lubjakivi (CaCO3) transportimises säilitussilost segatud toitepaaki. Saadud lubjakivisuspensioon pumbatakse seejärel koos katla suitsugaasi ja oksüdeeriva õhuga absorbeerimisanumasse. Pihustusdüüsid pritsivad peeneid reagenditilku, mis seejärel voolavad sissetuleva suitsugaasi suhtes vastuvoolu. Suitsugaasis sisalduv SO2 reageerib kaltsiumirikka reagendiga, moodustades kaltsiumsulfiti (CaSO3) ja CO2. Absorberisse juhitav õhk soodustab CaSO3 oksüdeerumist CaSO4-ks (dihüdraatvorm).

LSFO põhireaktsioonid on järgmised:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

Oksüdeeritud suspensioon koguneb absorberi põhja ja suunatakse seejärel koos värske reagendiga tagasi pihustusotsiku kollektorisse. Osa ringlussevõetud voolust suunatakse jäätmete/kõrvalsaaduste käitlemissüsteemi, mis tavaliselt koosneb hüdrotsüklonitest, trummel- või lintfiltritest ja segatud reovee/vedeliku kogumispaagist. Kogumispaagist pärinev reovesi suunatakse tagasi lubjakivist reagendi toitepaaki või hüdrotsükloni, kust ülevool eemaldatakse väljavooluna.

Tüüpiline lubja/lubjakivi sundoksüdatiini märgpuhastusprotsessi skeem

Märg-LSFO süsteemid suudavad tavaliselt saavutada SO2 eemaldamise efektiivsuse 95–97 protsenti. Heitekontrolli nõuete täitmiseks üle 97,5 protsendi taseme saavutamine on aga keeruline, eriti tehastes, mis kasutavad kõrge väävlisisaldusega kivisütt. Lisada saab magneesiumkatalüsaatoreid või lubjakivi kaltsineerida suurema reaktsioonivõimega lubjaks (CaO), kuid sellised modifikatsioonid hõlmavad täiendavaid tehaseseadmeid ning sellega seotud tööjõu- ja energiakulusid. Näiteks lubjaks kaltsineerimine nõuab eraldi lubjaahju paigaldamist. Samuti sadestub lubi kergesti ja see suurendab katlakivi ladestumise tekkimise võimalust pesuris.

Lubjapõletusahjuga kaltsineerimise kulusid saab vähendada lubjakivi otse katla ahju sissepritsimisega. Selle lähenemisviisi puhul kandub katlas tekkiv lubi koos suitsugaasidega pesurisse. Võimalike probleemide hulka kuuluvad katla saastumine, soojusülekande häired ja lubja inaktiveerimine katla ülepõlemise tõttu. Lisaks vähendab lubi söeküttel töötavates kateldes sulava tuha voolutemperatuuri, mille tulemuseks on tahkete ainete ladestused, mida muidu ei tekiks.

LSFO protsessi vedeljäätmed suunatakse tavaliselt stabiliseerimisbasseinidesse koos mujalt elektrijaamast pärit vedeljäätmetega. Märg suitsugaaside väävli väävlitustamisest saadud vedel väljavool võib olla küllastunud sulfit- ja sulfaatühenditega ning keskkonnakaalutlused piiravad tavaliselt selle sattumist jõgedesse, ojadesse või muudesse veekogudesse. Samuti võib reovee/vedeliku tagasijuhtimine skraberisse põhjustada lahustunud naatriumi-, kaaliumi-, kaltsiumi-, magneesiumi- või kloriidsoolade kogunemist. Need liigid võivad lõpuks kristalliseeruda, kui ei ole tagatud piisav läbilaskvus, et hoida lahustunud soolade kontsentratsioon alla küllastusastme. Lisaprobleemiks on jäätmete aeglane settimiskiirus, mis tingib vajaduse suurte ja suuremahuliste stabiliseerimisbasseinide järele. Tüüpilistes tingimustes võib stabiliseerimisbasseini settinud kiht sisaldada 50 protsenti või rohkem vedelfaasi isegi pärast mitmekuulist ladustamist.

Absorberi ringlussevõetud suspensioonist eraldatud kaltsiumsulfaat võib sisaldada palju reageerimata lubjakivi ja kaltsiumsulfiti tuhka. Need saasteained võivad takistada kaltsiumsulfaadi müümist sünteetilise kipsina kasutamiseks kipsiplaatide, krohvi ja tsemendi tootmisel. Reageerimata lubjakivi on sünteetilise kipsi peamine lisand ja see on levinud lisand ka looduslikus (kaevandatud) kipsis. Kuigi lubjakivi ise ei mõjuta kipsiplaatide lõpptoodete omadusi, tekitavad selle abrasiivsed omadused töötlemisseadmetele kulumisprobleeme. Kaltsiumsulfit on soovimatu lisand igas kipsis, kuna selle peened osakesed tekitavad ketendusprobleeme ja muid töötlemisprobleeme, näiteks koogi pesemise ja veetustamise korral.

Kui LSFO protsessis tekkivad tahked ained ei ole kaubanduslikult turustatavad sünteetilise kipsina, tekitab see märkimisväärse jäätmekäitlusprobleemi. 1000 MW katla puhul, mis põletab 1% väävlisisaldusega kivisütt, on kipsi kogus ligikaudu 550 tonni (lühike) päevas. Sama tehase puhul, mis põletab 2% väävlisisaldusega kivisütt, suureneb kipsi tootmine ligikaudu 1100 tonnini päevas. Lisades umbes 1000 tonni päevas lendtuha tootmiseks, tõuseb tahkete jäätmete kogumaht ligikaudu 1550 tonnini päevas 1% väävlisisaldusega kivisöe puhul ja 2100 tonnini päevas 2% väävlisisaldusega kivisöe puhul.

EADS-i eelised

LSFO puhastamise tõestatud tehnoloogiline alternatiiv asendab lubjakivi ammoniaagiga SO2 eemaldamise reagendina. Tahke reagendi jahvatamise, ladustamise, käitlemise ja transpordi komponendid LSFO süsteemis asendatakse lihtsate ammoniaagi vesilahuse või veevaba lahuse mahutitega. Joonis 2 näitab JET Inc. pakutava EADS-süsteemi vooskeemi.

Ammoniaak, suitsugaas, oksüdeeriv õhk ja protsessivesi sisenevad absorberisse, mis sisaldab mitut pihustusdüüside taset. Düüsid tekitavad ammoniaaki sisaldava reagendi peeneid tilku, et tagada reagendi tihe kontakt sissetuleva suitsugaasiga vastavalt järgmistele reaktsioonidele:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH₄)₂SO₃ + ½O₂ → (NH₄)₂SO₄

Suitsugaasivoos sisalduv SO2 reageerib anuma ülemises pooles ammoniaagiga, moodustades ammooniumsulfiti. Absorberanuma põhi toimib oksüdatsioonipaagina, kus õhk oksüdeerib ammooniumsulfiti ammooniumsulfaadiks. Saadud ammooniumsulfaadi lahus pumbatakse tagasi pihustusotsikutesse absorberis mitmel tasandil. Enne kui puhastatud suitsugaas absorberi ülaosast väljub, läbib see udukoguja, mis seob kokku kõik sisalduvad vedelikupiisad ja püüab kinni peened osakesed.

Ammoniaagi reaktsioon SO2-ga ja sulfiidi oksüdeerimine sulfaadiks saavutab kõrge reagendi kasutamise määra. Iga tarbitud ammoniaagi naela kohta toodetakse neli naela ammooniumsulfaati.

Nagu LSFO protsessi puhul, saab osa reagendi/toote ringlusvoost eemaldada, et toota kaubanduslikku kõrvalprodukti. EADS-süsteemis pumbatakse eemaldatud toote lahus tahkete ainete kogumissüsteemi, mis koosneb hüdrotsüklonist ja tsentrifuugist, et kontsentreerida ammooniumsulfaadi toodet enne kuivatamist ja pakendamist. Kõik vedelikud (hüdrotsükloni ülevool ja tsentrifuugi kontsentraat) suunatakse tagasi suspensioonipaaki ja seejärel sisestatakse uuesti absorbeeriva ammooniumsulfaadi ringlusvoogu.

• EADS-süsteemid pakuvad suuremat SO2 eemaldamise efektiivsust (>99%), mis annab söeküttel töötavatele elektrijaamadele suurema paindlikkuse odavamate ja kõrgema väävlisisaldusega söe segamiseks.
• Kui LSFO-süsteemid tekitavad iga eemaldatud SO2 tonni kohta 0,7 tonni CO2, siis EADS-protsess CO2-d ei tekita.
• Kuna lubi ja lubjakivi on SO2 eemaldamisel ammoniaagiga võrreldes vähem reaktiivsed, on suure tsirkulatsioonikiiruse saavutamiseks vaja suuremat protsessivee tarbimist ja pumpamisenergiat. See toob kaasa LSFO-süsteemide kõrgemad tegevuskulud.
• EADS-süsteemide kapitalikulud on sarnased LSFO-süsteemi ehitamise kuludega. Nagu eespool märgitud, vajab EADS-süsteem küll ammooniumsulfaadi kõrvalsaaduste töötlemise ja pakendamise seadmeid, kuid LSFO-ga seotud reagentide ettevalmistamise rajatisi jahvatamiseks, käitlemiseks ja transportimiseks vaja ei ole.

EADS-i kõige iseloomulikum eelis on nii vedelate kui ka tahkete jäätmete kõrvaldamine. EADS-tehnoloogia on nullvedelikuheitmetega protsess, mis tähendab, et reovee puhastamist pole vaja. Tahke ammooniumsulfaadi kõrvalsaadus on kergesti turustatav; ammooniumsulfaat on maailmas enimkasutatav väetis ja väetisekomponent, mille ülemaailmne turukasv on oodata 2030. aastani. Lisaks, kuigi ammooniumsulfaadi tootmine nõuab tsentrifuugi, kuivatit, konveierit ja pakendamisseadmeid, on need tooted mitteomandiõigusega kaitstud ja kaubanduslikult saadaval. Sõltuvalt majanduslikest ja turutingimustest võib ammooniumsulfaatväetis kompenseerida ammoniaagil põhineva suitsugaaside väävlitustamisega seotud kulusid ja potentsiaalselt pakkuda märkimisväärset kasumit.

Tõhusa ammoniaagi desulfureerimise protsessi skeem

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd on Hiina üks suurimaid ränikarbiidist keraamika uute materjalide lahendusi pakkuvaid ettevõtteid. SiC tehniline keraamika: Moh' kõvadus on 9 (uue Moh' kõvadus on 13), millel on suurepärane erosiooni- ja korrosioonikindlus, suurepärane kulumiskindlus ja oksüdatsioonivastane toime. SiC-toodete kasutusiga on 4–5 korda pikem kui 92% alumiiniumoksiidi materjalil. RBSiC MOR on 5–7 korda pikem kui SNBSC-l, seda saab kasutada keerukamate kujude jaoks. Pakkumisprotsess on kiire, tarne vastab lubatule ja kvaliteet on ületamatu. Me seame alati oma eesmärke ja anname oma südamed tagasi ühiskonnale.