विद्युत संयंत्र में सल्फर निष्कासन हेतु सिलिकॉन कार्बाइड एफजीडी नोजल

फ्लू गैस डिसल्फराइजेशन (एफजीडी) अवशोषक नोजल
क्षार अभिकर्मक, जैसे कि गीले चूना पत्थर के घोल का उपयोग करके निकास गैसों से सल्फर ऑक्साइड (जिसे आमतौर पर SOx कहा जाता है) को हटाना।

जब जीवाश्म ईंधन का उपयोग बॉयलर, भट्टियों या अन्य उपकरणों को चलाने के लिए दहन प्रक्रियाओं में किया जाता है, तो उनसे निकलने वाली गैस में SO2 या SO3 के अंश निकलने की संभावना रहती है। ये सल्फर ऑक्साइड अन्य तत्वों के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करके सल्फ्यूरिक एसिड जैसे हानिकारक यौगिक बनाते हैं और मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण पर नकारात्मक प्रभाव डाल सकते हैं। इन संभावित प्रभावों के कारण, कोयले से चलने वाले विद्युत संयंत्रों और अन्य औद्योगिक अनुप्रयोगों में निकलने वाली गैसों में इस यौगिक का नियंत्रण अत्यंत आवश्यक है।

कटाव, अवरोधन और जमाव जैसी समस्याओं के कारण, इन उत्सर्जनों को नियंत्रित करने के लिए सबसे विश्वसनीय प्रणालियों में से एक है ओपन-टावर वेट फ्लू गैस डिसल्फराइजेशन (FGD) प्रक्रिया, जिसमें चूना पत्थर, हाइड्रेटेड लाइम, समुद्री जल या अन्य क्षारीय घोल का उपयोग किया जाता है। स्प्रे नोजल इन घोलों को अवशोषण टावरों में प्रभावी और विश्वसनीय रूप से वितरित करने में सक्षम होते हैं। उचित आकार की बूंदों के एकसमान पैटर्न बनाकर, ये नोजल फ्लू गैस में स्क्रबिंग घोल के प्रवेश को कम करते हुए, उचित अवशोषण के लिए आवश्यक सतह क्षेत्र को प्रभावी ढंग से निर्मित करने में सक्षम होते हैं।

एफजीडी अवशोषक नोजल का चयन:
विचार करने योग्य महत्वपूर्ण कारक:

स्क्रबिंग मीडिया का घनत्व और चिपचिपाहट
आवश्यक बूंद का आकार
उचित अवशोषण दर सुनिश्चित करने के लिए बूंद का सही आकार आवश्यक है।
नोजल सामग्री
क्योंकि फ्लू गैस अक्सर संक्षारक होती है और स्क्रबिंग द्रव अक्सर उच्च ठोस सामग्री और अपघर्षक गुणों वाला घोल होता है, इसलिए उपयुक्त संक्षारण और घिसाव प्रतिरोधी सामग्री का चयन करना महत्वपूर्ण है।
नोजल अवरोध प्रतिरोध
क्योंकि सफाई द्रव अक्सर उच्च ठोस सामग्री वाला गाढ़ा घोल होता है, इसलिए नोजल का चयन करते समय रुकावट प्रतिरोध को ध्यान में रखना महत्वपूर्ण है।
नोजल स्प्रे पैटर्न और प्लेसमेंट
उचित अवशोषण सुनिश्चित करने के लिए, गैस प्रवाह का पूर्ण कवरेज, बिना किसी बाईपास के और पर्याप्त निवास समय महत्वपूर्ण है।
नोजल कनेक्शन का आकार और प्रकार
आवश्यक स्क्रबिंग द्रव प्रवाह दरें
नोजल के पार उपलब्ध दबाव में गिरावट (∆P)
∆P = नोजल इनलेट पर आपूर्ति दबाव – नोजल के बाहर प्रक्रिया दबाव
हमारे अनुभवी इंजीनियर यह निर्धारित करने में आपकी मदद कर सकते हैं कि आपकी डिज़ाइन संबंधी आवश्यकताओं के अनुसार कौन सा नोजल उपयुक्त होगा।
एफजीडी अवशोषक नोजल के सामान्य उपयोग और उद्योग:
कोयला और अन्य जीवाश्म ईंधन विद्युत संयंत्र
पेट्रोलियम रिफाइनरियाँ
नगरपालिका अपशिष्ट भस्मक
सीमेंट भट्टे
धातु गलाने वाले

SiC सामग्री डेटाशीट

चूने/चूना पत्थर के नुकसान

चित्र 1 में दिखाए अनुसार, चूना/चूना पत्थर के जबरन ऑक्सीकरण (LSFO) का उपयोग करने वाली FGD प्रणालियों में तीन प्रमुख उप-प्रणालियाँ शामिल हैं:

• अभिकर्मक की तैयारी, प्रबंधन और भंडारण
• अवशोषक पात्र
• अपशिष्ट और उप-उत्पाद प्रबंधन

अभिकर्मक तैयार करने की प्रक्रिया में पिसे हुए चूना पत्थर (CaCO3) को भंडारण साइलो से एक हिलाने वाले फीड टैंक में पहुँचाया जाता है। इसके परिणामस्वरूप बनने वाले चूना पत्थर के घोल को बॉयलर की द्रव गैस और ऑक्सीकरण करने वाली हवा के साथ अवशोषक पात्र में पंप किया जाता है। स्प्रे नोजल अभिकर्मक की महीन बूंदें छोड़ते हैं जो आने वाली द्रव गैस के विपरीत दिशा में प्रवाहित होती हैं। द्रव गैस में मौजूद SO2 कैल्शियम युक्त अभिकर्मक के साथ अभिक्रिया करके कैल्शियम सल्फाइट (CaSO3) और CO2 बनाती है। अवशोषक में डाली गई हवा CaSO3 के ऑक्सीकरण को CaSO4 (डाइहाइड्रेट रूप) में परिवर्तित करने में सहायक होती है।

बुनियादी LSFO अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

ऑक्सीकृत घोल अवशोषक के निचले भाग में एकत्रित हो जाता है और बाद में ताजे अभिकर्मक के साथ पुनर्चक्रित होकर स्प्रे नोजल हेडर में वापस चला जाता है। पुनर्चक्रित धारा का एक भाग अपशिष्ट/उपउत्पाद प्रबंधन प्रणाली में भेजा जाता है, जिसमें आमतौर पर हाइड्रोसाइक्लोन, ड्रम या बेल्ट फिल्टर और एक उत्तेजित अपशिष्ट जल/तरल पदार्थ धारण टैंक शामिल होते हैं। धारण टैंक से अपशिष्ट जल को चूना पत्थर अभिकर्मक फीड टैंक या हाइड्रोसाइक्लोन में पुनर्चक्रित किया जाता है, जहां अतिरिक्त जल को अपशिष्ट के रूप में निकाल दिया जाता है।

चूने/चूना पत्थर की जबरन ऑक्सीकरण गीली स्क्रबिंग प्रक्रिया का विशिष्ट आरेख

वेट एलएसएफओ सिस्टम आमतौर पर 95-97 प्रतिशत तक SO2 निष्कासन दक्षता प्राप्त कर सकते हैं। हालांकि, उत्सर्जन नियंत्रण आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए 97.5 प्रतिशत से अधिक दक्षता प्राप्त करना कठिन है, विशेष रूप से उच्च-सल्फर कोयले का उपयोग करने वाले संयंत्रों के लिए। मैग्नीशियम उत्प्रेरक मिलाए जा सकते हैं या चूना पत्थर को उच्च प्रतिक्रियाशील चूने (CaO) में परिवर्तित किया जा सकता है, लेकिन ऐसे संशोधनों में अतिरिक्त संयंत्र उपकरण और संबंधित श्रम और बिजली लागत शामिल होती है। उदाहरण के लिए, चूने में परिवर्तित करने के लिए एक अलग चूना भट्टी की स्थापना की आवश्यकता होती है। साथ ही, चूना आसानी से अवक्षेपित हो जाता है और इससे स्क्रबर में स्केल जमाव की संभावना बढ़ जाती है।

चूना भट्टी में चूना पत्थर को सीधे बॉयलर भट्टी में डालकर कैल्सीनेशन की लागत को कम किया जा सकता है। इस विधि में, बॉयलर में उत्पन्न चूना फ्लू गैस के साथ स्क्रबर में चला जाता है। संभावित समस्याओं में बॉयलर में गंदगी जमना, ऊष्मा स्थानांतरण में बाधा और बॉयलर में अधिक जलने के कारण चूने का निष्क्रिय होना शामिल हैं। इसके अलावा, चूना कोयले से चलने वाले बॉयलरों में पिघली हुई राख के प्रवाह तापमान को कम करता है, जिसके परिणामस्वरूप ठोस निक्षेप बनते हैं जो अन्यथा नहीं बनते।

एलएसएफओ प्रक्रिया से निकलने वाले तरल अपशिष्ट को आमतौर पर पावर प्लांट के अन्य हिस्सों से निकलने वाले तरल अपशिष्ट के साथ स्थिरीकरण तालाबों में भेजा जाता है। गीले एफजीडी तरल अपशिष्ट में सल्फाइट और सल्फेट यौगिकों की मात्रा अधिक हो सकती है, और पर्यावरणीय कारणों से आमतौर पर इसे नदियों, नालों या अन्य जलमार्गों में छोड़ने पर रोक रहती है। इसके अलावा, अपशिष्ट जल/तरल पदार्थ को स्क्रबर में वापस रीसायकल करने से घुले हुए सोडियम, पोटेशियम, कैल्शियम, मैग्नीशियम या क्लोराइड लवणों का जमाव हो सकता है। यदि पर्याप्त मात्रा में द्रव न निकाला जाए जिससे घुले हुए लवणों की सांद्रता संतृप्ति स्तर से नीचे रहे, तो ये यौगिक अंततः क्रिस्टलीकृत हो सकते हैं। एक अन्य समस्या अपशिष्ट ठोस पदार्थों के धीरे-धीरे जमने की दर है, जिसके कारण बड़े, उच्च-आयतन वाले स्थिरीकरण तालाबों की आवश्यकता होती है। सामान्य परिस्थितियों में, स्थिरीकरण तालाब में जमी हुई परत में कई महीनों तक भंडारण के बाद भी 50 प्रतिशत या उससे अधिक तरल अवस्था हो सकती है।

अवशोषक पुनर्चक्रण घोल से प्राप्त कैल्शियम सल्फेट में अप्रतिक्रियाशील चूना पत्थर और कैल्शियम सल्फाइट राख की मात्रा अधिक हो सकती है। ये संदूषक कैल्शियम सल्फेट को दीवार बोर्ड, प्लास्टर और सीमेंट उत्पादन में उपयोग के लिए सिंथेटिक जिप्सम के रूप में बेचे जाने से रोक सकते हैं। अप्रतिक्रियाशील चूना पत्थर सिंथेटिक जिप्सम में पाई जाने वाली प्रमुख अशुद्धि है और यह प्राकृतिक (खनन) जिप्सम में भी एक सामान्य अशुद्धि है। हालांकि चूना पत्थर स्वयं दीवार बोर्ड के अंतिम उत्पादों के गुणों में बाधा नहीं डालता है, लेकिन इसके अपघर्षक गुण प्रसंस्करण उपकरणों के लिए टूट-फूट की समस्या पैदा करते हैं। कैल्शियम सल्फाइट किसी भी जिप्सम में एक अवांछित अशुद्धि है क्योंकि इसके महीन कण आकार के कारण स्केलिंग की समस्या और केक धुलाई और जल निकासी जैसी अन्य प्रसंस्करण समस्याएं उत्पन्न होती हैं।

यदि LSFO प्रक्रिया में उत्पन्न ठोस पदार्थ सिंथेटिक जिप्सम के रूप में व्यावसायिक रूप से विपणन योग्य नहीं हैं, तो इससे अपशिष्ट निपटान की एक बड़ी समस्या उत्पन्न होती है। 1 प्रतिशत सल्फर वाले कोयले से चलने वाले 1000 मेगावाट के बॉयलर के लिए, जिप्सम की मात्रा लगभग 550 टन (लगभग)/दिन है। इसी संयंत्र में 2 प्रतिशत सल्फर वाले कोयले से चलने पर, जिप्सम का उत्पादन बढ़कर लगभग 1100 टन/दिन हो जाता है। फ्लाई ऐश उत्पादन के लिए लगभग 1000 टन/दिन जोड़ने पर, 1 प्रतिशत सल्फर वाले कोयले के मामले में कुल ठोस अपशिष्ट की मात्रा लगभग 1550 टन/दिन और 2 प्रतिशत सल्फर वाले कोयले के मामले में 2100 टन/दिन हो जाती है।

ईएडीएस के लाभ

एलएसएफओ स्क्रबिंग के एक सिद्ध वैकल्पिक तकनीक में, SO2 निष्कासन के लिए अभिकर्मक के रूप में चूना पत्थर के स्थान पर अमोनिया का उपयोग किया जाता है। एलएसएफओ प्रणाली में ठोस अभिकर्मक की पिसाई, भंडारण, संचालन और परिवहन घटकों को जलीय या निर्जल अमोनिया के लिए साधारण भंडारण टैंकों से प्रतिस्थापित किया जाता है। चित्र 2 जेट इंक. द्वारा प्रदान की गई ईएडीएस प्रणाली का प्रवाह आरेख दर्शाता है।

अमोनिया, द्रव गैस, ऑक्सीकारक वायु और प्रक्रिया जल कई स्तरों वाले स्प्रे नोजल से युक्त अवशोषक में प्रवेश करते हैं। ये नोजल अमोनिया युक्त अभिकर्मक की महीन बूंदें उत्पन्न करते हैं ताकि निम्नलिखित अभिक्रियाओं के अनुसार अभिकर्मक का आने वाली द्रव गैस के साथ घनिष्ठ संपर्क सुनिश्चित हो सके:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

द्रव गैस में मौजूद SO2, पात्र के ऊपरी भाग में अमोनिया के साथ अभिक्रिया करके अमोनियम सल्फाइट बनाता है। अवशोषक पात्र का निचला भाग ऑक्सीकरण टैंक के रूप में कार्य करता है, जहाँ वायु अमोनियम सल्फाइट को ऑक्सीकृत करके अमोनियम सल्फेट में परिवर्तित करती है। परिणामी अमोनियम सल्फेट विलयन को अवशोषक के विभिन्न स्तरों पर स्प्रे नोजल हेडर में वापस पंप किया जाता है। अवशोषक के शीर्ष से निकलने से पहले, शुद्ध द्रव गैस एक डेमिस्टर से गुजरती है जो उसमें मौजूद तरल बूंदों को एकत्रित करती है और महीन कणों को पकड़ लेती है।

अमोनिया की SO2 के साथ अभिक्रिया और सल्फाइट के सल्फेट में ऑक्सीकरण से अभिकर्मकों का उच्च उपयोग होता है। प्रत्येक पाउंड अमोनिया की खपत पर चार पाउंड अमोनियम सल्फेट का उत्पादन होता है।

LSFO प्रक्रिया की तरह ही, अभिकर्मक/उत्पाद पुनर्चक्रण धारा के एक हिस्से को व्यावसायिक उप-उत्पाद बनाने के लिए निकाला जा सकता है। EADS प्रणाली में, निकाले गए उत्पाद के घोल को एक ठोस पुनर्प्राप्ति प्रणाली में पंप किया जाता है जिसमें एक हाइड्रोसाइक्लोन और सेंट्रीफ्यूज होता है, ताकि सुखाने और पैकेजिंग से पहले अमोनियम सल्फेट उत्पाद को सांद्रित किया जा सके। सभी तरल पदार्थ (हाइड्रोसाइक्लोन ओवरफ्लो और सेंट्रीफ्यूज सेंट्रेट) को वापस एक स्लरी टैंक में भेजा जाता है और फिर अवशोषक अमोनियम सल्फेट पुनर्चक्रण धारा में पुनः मिला दिया जाता है।

• ईएडीएस सिस्टम उच्च SO2 निष्कासन दक्षता (>99%) प्रदान करते हैं, जो कोयला आधारित बिजली संयंत्रों को सस्ते, उच्च सल्फर वाले कोयले को मिलाने में अधिक लचीलापन प्रदान करता है।
• जहां LSFO सिस्टम SO2 को हटाने के प्रत्येक टन के लिए 0.7 टन CO2 उत्पन्न करते हैं, वहीं EADS प्रक्रिया CO2 का उत्पादन नहीं करती है।
• SO2 को हटाने के लिए अमोनिया की तुलना में चूना और चूना पत्थर कम प्रतिक्रियाशील होते हैं, इसलिए उच्च परिसंचरण दर प्राप्त करने के लिए अधिक प्रक्रिया जल की खपत और पंपिंग ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसके परिणामस्वरूप LSFO प्रणालियों की परिचालन लागत अधिक होती है।
• ईएडीएस सिस्टम की पूंजी लागत एलएसएफओ सिस्टम के निर्माण की लागत के समान है। जैसा कि ऊपर बताया गया है, ईएडीएस सिस्टम में अमोनियम सल्फेट उप-उत्पाद प्रसंस्करण और पैकेजिंग उपकरण की आवश्यकता होती है, जबकि एलएसएफओ से जुड़ी अभिकर्मक तैयारी सुविधाओं की आवश्यकता पिसाई, हैंडलिंग और परिवहन के लिए नहीं होती है।

ईएडीएस का सबसे विशिष्ट लाभ तरल और ठोस दोनों प्रकार के अपशिष्टों का पूरी तरह से खत्म होना है। ईएडीएस तकनीक एक शून्य-तरल-निकासी प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि अपशिष्ट जल उपचार की कोई आवश्यकता नहीं है। ठोस अमोनियम सल्फेट उप-उत्पाद आसानी से बाज़ार में उपलब्ध है; अमोनिया सल्फेट विश्व में सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला उर्वरक और उर्वरक घटक है, और 2030 तक इसके वैश्विक बाज़ार में वृद्धि की उम्मीद है। इसके अलावा, हालांकि अमोनियम सल्फेट के निर्माण के लिए सेंट्रीफ्यूज, ड्रायर, कन्वेयर और पैकेजिंग उपकरणों की आवश्यकता होती है, ये सभी वस्तुएं गैर-स्वामित्व वाली हैं और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। आर्थिक और बाज़ार की स्थितियों के आधार पर, अमोनियम सल्फेट उर्वरक अमोनिया-आधारित फ्लू गैस डीसल्फराइजेशन की लागत को पूरा कर सकता है और संभावित रूप से पर्याप्त लाभ प्रदान कर सकता है।

कुशल अमोनिया डीसल्फराइजेशन प्रक्रिया का योजनाबद्ध आरेख

शेडोंग झोंगपेंग स्पेशल सिरेमिक्स कंपनी लिमिटेड चीन में सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक नई सामग्री समाधान प्रदान करने वाली सबसे बड़ी कंपनियों में से एक है। SiC तकनीकी सिरेमिक की मोह्स कठोरता 9 है (नई मोह्स कठोरता 13 है), इसमें उत्कृष्ट क्षरण और संक्षारण प्रतिरोध, उत्कृष्ट घिसाव प्रतिरोध और ऑक्सीकरण-रोधी गुण हैं। SiC उत्पाद का सेवा जीवन 92% एल्यूमिना सामग्री की तुलना में 4 से 5 गुना अधिक है। RBSiC का MOR, SNBSC की तुलना में 5 से 7 गुना अधिक है, और इसका उपयोग अधिक जटिल आकृतियों के लिए किया जा सकता है। कोटेशन प्रक्रिया त्वरित है, डिलीवरी समय पर होती है और गुणवत्ता बेजोड़ है। हम हमेशा अपने लक्ष्यों को चुनौती देने और समाज की सेवा करने के लिए प्रतिबद्ध हैं।